新技术可降低液流电池成本，电能存储有了新方案_风闻
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-11-11 17:33
编译／雷鑫宇 审稿／阿淼 责编／张梦
可再生能源的存储问题一直困扰着人类。美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室的研究人员开发的电池薄膜技术，可能是一种妥善解决储能问题的方案。
AquaPIM液流电池膜。
可再生能源的存储问题一直困扰着人类。为了解决这个问题，工程师为电网设计了巨型电池：液流电池，它能够将电能存储在液体电解质中。然而到目前为止，电力公司都还没有找到一种经济、高效且可靠的液流电池，来为成千上万的家庭提供长期、稳定的储能、供能服务。
据techxplore.com网站近日报道，美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室的研究人员开发的电池薄膜技术，可能是一种妥善解决储能问题的方案。
研究人员以聚合物AquaPIMs为原料，开发了一种多功能、廉价电池膜。这种聚合物膜使长寿命、低成本栅极电池的制造具备了可行性。研究人员还开发了一个简单的模型，可以用于分析不同电池薄膜对电池寿命的影响。这对液流电池技术的早期研发过程有巨大的推动作用。
伯克利实验室的研究人员正在测试AquaPIM液流电池膜。
能量存储研究联合中心（JCESR）首席研究员、伯克利实验室研究人员、项目负责人Brett Helms说：“基于AquaPIM的膜技术可以加速液流电池的市场开发。其他研究人员通过使用我们的技术和经验模型，可以快速地评估电池组件的情况。这可以节约大量的时间和资源。”
大多数栅极电池使用的化学物质都是高碱性的，而现在使用的先进电池膜（如氟化聚合物膜）却是为酸性化学反应设计的。
Helms介绍说，电池膜的成本可以占到电池总成本的15%~20%。论文第一作者、Helms实验室研究人员Miranda Baran补充说：“由此可见，以高性能替代品替换氟化膜，是降低液流电池成本的有效方法。”
安装了离子选择性AquaPIM膜（米色）的液流电池示意图。
Helms等在前期实验中发现，经偕胺肟修饰的电池膜，能使离子在阳极和阴极之间快速移动。后来，他们还证实，AquaPIM膜在碱性电解液中非常稳定。这种稳定性有效抑制了AquaPIM膜孔的坍塌，使其能维持导电性。
在评估AquaPIM膜性能时，研究人员开发了一个模型，建立了电池性能与膜性能的联系。在该模型的帮助下，研究人员无需制造出完整的电池设备，就能预测液流电池的寿命和效率。并且，新模型也可以用于其他电池化学物质和电池膜的研究。
Helms说：“一般来讲，你需要等上几周、甚至几个月，才能弄清楚电池的寿命。而我们设计的模型，可以把时间缩短到几个小时或几天。”
研究人员下一步的计划是将AquaPIM膜用于金属-无机物和有机物-聚合物等类型的液流电池的化学反应。他们预测，AquaPIM膜与其他类型的碱性锌电池也有良好的兼容性。
期刊来源：《焦耳》
期刊编号：2542-4351
原文链接：
https://techxplore.com/news/2019-11-scientists-grid-batteries-renewable-energy.html
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