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一直以来,清洁能源都是解决气候变化的主要方案。然而,太阳能和风能的供电并不稳定。锂离子电池虽然可以储存能量,但关键金属的资源有限。而液流电池也是其中一种解决方案。
为能更好地适配电网应用,科学家们一直在不断寻求提高液流电池的容量和寿命。终于,来自美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)的一个研究小组最近在这方面取得了突破。他们将最新研究成果发表在了《焦耳》(Joule)杂志上。
在最新实验中,该研究小组发现,一种常见的食品和药品添加剂——β-环糊精的溶解单糖(淀粉的衍生物),可以提高下一代液流电池的容量和寿命。在持续充放电的情况下,其储存和释放能量的能力可以保持一年多。
所谓的液流电池和手机里的锂电池一样,都包括将电解质中存储的能量转换成电能的正负电极,以及将电荷从一个电极传送到另一个电极的电解质三大组成。不过,传统电池将正负电极和电解质一起封装,液流电池则将正负电极分开,电解液各自循环。
这项研究成果将使此前PNNL获得专利的液流电池性能“更上一层楼”。此前,研究人员展示了另一种常见的化学物质,称为芴酮,是一种有效的液流电池成分。但最初的突破需要改进,因为与商业化的液流电池技术相比,这个过程太慢。
“我们一直在寻找一种简单的方法,在我们的水基电解质中溶解更多的芴醇,”研究人员说,“β-环糊精适度地帮助了这一点,但它真正的好处是这种惊人的催化能力。”
研究人员进一步解释称,糖添加剂接受带正电的质子,这有助于平衡电池放电时负电子的运动。细节有点复杂,但这就像糖让锅变甜,让其他化学物质完成它们的“化学舞蹈”。
最后,研究小组还在通过实验其他类似于β-环糊精但更小的化合物来进一步改进该系统。他们说,和蜂蜜一样,β-环糊精的加入也会使液体变稠,这对于流动的系统来说不是很理想。尽管如此,研究人员仍然认为,它的好处大于缺点。
(来源:财联社)
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