让蜡烛更芬芳的化学物,还能让有机液流电池成真

随着全球正进行能源转型,再生能源设备量与日俱增,我们也需要更加多样的储能系统来存储并调度电力,尤其是当太阳能、风力发电等间歇性能源进场后,后需要维持电网稳定,其中液流电池便是受瞩目的长时间储能候选人,可以存储好几个月的能量,美国科学家还用蜡烛常见原料,进一步提高能量密度与延长使用寿命。

虽说电池储能系统是近年来设备量提升速度最快的储能设备,不仅能快速支持电网并调节频率,还可以增进现有机组运行稳定性,不过储能系统有很多种,还是得依照应用需求以及不同系统特性进行装设。

液流电池则又是另一种储能方式,将能量存储在电解质之中,通过不同的活性物、浓度与添加物,改变储能容量,而目前安全性、储电时间最长的液流电池为“全钒液流电池”,周期长达5,000至20,000次,只是钒开采成本高昂,科学家一直在寻找可替代的环保有机材料。

现在,美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)的科学家们发现了另一种颇具潜力的候选物,名为芴酮的有机化合物,他除了是让蜡烛闻起来更香的背后功臣,还广泛用在LED、疟疾药物、太阳能电池。

芴酮(Source:PNNL)

不过芴酮的溶解性较低,难以传递电子,研究人员经过一番复杂的化学处理后,才将芴酮溶解性从0提高至1.5 mol/L,才能将芴酮应用在水性氧化还原液流电池中,研究作者Wei Wang表示,通过分子工程,我们把这种被视为难以使用的材料,转变成储能材料,这项研究也同时拓展化学的研究广度。

新型液流电池的表现与芴酮浓度有关,不过团队并没有透露在水性液流电池中加入多少比例的芴酮,团队仅表示,新型液流电池的尺寸跟邮票差不多,并且能够连续运行120天,充放电周期约1,111次,损耗率更不超过百分之三,使用寿命比其他有机液流电池更长。

团队也对这项研究寄给厚望,表示新型液流电池的能量密度是钒基电池的两倍以上,目前也已为新电池设计申请专利。

(首图来源:PNNL)