不斷增長(zhǎng)的太陽(yáng)能和風(fēng)能，目的是為了尋求廉價(jià)的電池能夠儲(chǔ)存大量的能量去年研究人員報(bào)告提前在一個(gè)潛在的廉價(jià)，蓄能電池。但它需要有毒和腐蝕性材料。現(xiàn)在，同樣的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)改進(jìn)了其化學(xué)成分，去除有害成分——使未來(lái)推進(jìn)這種電池更便宜和方便。
新的設(shè)計(jì)是所謂的“流體電池”，通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于你的有序的鋰離子電池或鉛酸汽車電池。與傳統(tǒng)電池、液流電池電池組件組合在一起。相反，他們獨(dú)立的化學(xué)電源提供一個(gè)對(duì)液體稱為電極需要利用這電解質(zhì)——因此電極需要拍打種力量。這個(gè)設(shè)計(jì)很容易增加電池的儲(chǔ)能能力僅僅通過(guò)提高電解質(zhì)的量。
在“流動(dòng)電池”的中心，有一堆像三明治一樣疊起的電極。這就是“電堆”，電極之間由離子交換膜分開(kāi)。在充電或放電過(guò)程中，電解液流過(guò)電堆。在大多電池中，當(dāng)電池放電時(shí)，充滿了正電荷的電極吸收電解液分子中的電子，通過(guò)外部線路把電子輸送到另一極需要電子的電解液中。在失去電子的電解液中，陽(yáng)離子穿過(guò)離子交換膜到達(dá)輸入電子的電解液，達(dá)到電荷平衡。當(dāng)電池放電時(shí)，電子、離子和電解液的流向與充電時(shí)相反。
去年，由哈佛材料學(xué)家Michael Aziz領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)制造了一種大儲(chǔ)能的流動(dòng)電池。他們使用了醌類作為其中一種電解液。另一種電解液含有溴，一種能夠輕易腐蝕做電解液容器的鋼鐵和其他材料的劇毒物質(zhì)。這迫使來(lái)自哈佛的科學(xué)家們只能使用昂貴的、耐腐蝕的材料來(lái)盛放它。這種電池造價(jià)太高了，所以不適合用于大多電器。
為了不使用這么多的腐蝕性物質(zhì)，Aziz和他的團(tuán)隊(duì)試著使用其他化學(xué)反應(yīng)來(lái)儲(chǔ)能。大多電池使用的電解液不是酸性就是堿性。這些電解液可以高效地將電荷從一個(gè)電極帶到另一個(gè)電極——電池充電、放電反應(yīng)的核心原理。Aziz團(tuán)隊(duì)研發(fā)的前一代電池中，醌類物質(zhì)和溴都是溶解在酸性溶液中的。
哈佛的科研人員發(fā)現(xiàn)可能替換溴的物質(zhì)是亞鐵氰酸鹽類，它也能且善于攜帶電荷。盡管它的名字聽(tīng)起來(lái)很可怕，但是實(shí)際上亞鐵氰酸鹽類是用于食品添加劑的。不僅無(wú)毒，它易溶解在堿性溶液中的。Aziz也對(duì)醌類物質(zhì)作出了改進(jìn)——他們用一組氫、氧原子來(lái)取代醌類物質(zhì)上的硫基，使它也易溶于堿性溶液。
“這個(gè)方法奏效了。使用無(wú)毒、便宜、隨處可得的材料制造的電池能夠有效地儲(chǔ)存能量。”——科學(xué)家們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志上宣布。
盡管現(xiàn)在這個(gè)堿醌電池每單位體積儲(chǔ)存的能量只有酸性電解液電池的三分之二，但它不需要使用昂貴的抗腐蝕材料，所以相比較之下，堿醌電池制造成本更低，使用起來(lái)也更加方便、安全。“這是一個(gè)我愿意安裝在我家地下室的電池。”Aziz說(shuō)。堿醌電池的優(yōu)點(diǎn)還不止這些。只要一個(gè)熱水瓶大小的電池，它就能儲(chǔ)存人們用傳統(tǒng)的屋頂太陽(yáng)能發(fā)電板組產(chǎn)生的能量。
“這款電池應(yīng)用的化學(xué)原理簡(jiǎn)直棒極了!”哈佛的能量學(xué)專家David Keith說(shuō)。但他也認(rèn)為現(xiàn)在大部分住戶和小型企業(yè)是與電網(wǎng)鏈接的，所以他們?cè)谔?yáng)能或是風(fēng)能發(fā)電停止時(shí)，或許還不需要使用這種電池。
Aziz同意David Keith的觀點(diǎn)，但是他也說(shuō)，現(xiàn)在使用這款電池對(duì)于人們來(lái)說(shuō)已經(jīng)有經(jīng)濟(jì)效應(yīng)了。比如很多企業(yè)的電費(fèi)不止是按他們的用電量計(jì)算的，還要與他們是否會(huì)在短時(shí)間內(nèi)快速消耗電能有關(guān)。因?yàn)橐淮涡允褂么罅侩娔艿钠髽I(yè)需要特殊的電線供電，所以他們要交更多的電費(fèi)。若安裝了新型電池，這些企業(yè)會(huì)減少對(duì)來(lái)自電網(wǎng)的電的需求，從而降低電費(fèi)。Aziz預(yù)言，這樣的現(xiàn)象只會(huì)越來(lái)越多。因此，這種新型的便宜、無(wú)毒電池可能是未來(lái)的重要能源之一。
