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新有機分子可用于高效廉價儲能電池

鉅大LARGE  |  點擊量:494次  |  2021年11月09日  

電池儲能能力對風能、太陽能等清潔能源的使用至關重要。美國哈佛大學研究人員新發現一種有機分子,有望用于長效、高質量的液流電池,比目前使用的電池更安全廉價。


液流電池是一種電化學儲能裝置,在存儲大規模清潔能源方面比傳統鋰離子電池更安全經濟。目前常見的是正負極使用釩鹽溶液的釩液流電池,但這種電池的成本及維護費用都比較高。


23日發表在美國《焦耳》雜志上的研究顯示,一種被稱為“瑪士撒拉醌”的分子可在長達幾年時間內數萬次充放電。“瑪士撒拉”取自《圣經·舊約》中的長壽族長,醌是光合用途和細胞呼吸等自然過程中的關鍵分子。


哈佛大學材料科學及化學等學科的研究人員合作,對醌在液體電池中的老化過程進行了分析,在此基礎上對醌分子進行改良修飾,研制成提高了液流電池壽命的“瑪士撒拉醌”分子。


研究顯示,在實驗室條件下,“瑪士撒拉醌”分子的老化率每天不足0.01%,每次充放電引起的老化率不足0.001%,每年的整體老化率預計不到3%,預計可有效充放電數萬次。此外,“瑪士撒拉醌”分子可溶性強,在較小空間中能儲存更多能量。由于“瑪士撒拉醌”分子是在弱堿性電解質中發揮用途,可使用更為廉價的密封材料和聚合物膜分離正負極,進一步降低了成本。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

論文通訊作者、哈佛大學材料和能源技術教授邁克爾·阿齊茲說,利用這一新發現分子制備的液流電池具有更長效的穩定性,并且已具備商用能力。論文共同第一作者、哈佛大學博士后研究人員大衛·卡比說,這種有機分子有望替代昂貴的釩液流電池。



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