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當(dāng)涉及到電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源存儲時(shí)，由于氧化還原液流電池可以在巨大的儲罐中以相對較低的成本容納大量的可再生能源，所以它們擁有巨大的發(fā)展前景。調(diào)節(jié)這些儲能器之間的能量流動(dòng)需要一個(gè)膜，而中國的科學(xué)家已經(jīng)為這個(gè)關(guān)鍵部件提出了一個(gè)新的設(shè)計(jì)從而解決了一些缺陷并使該技術(shù)更接近于實(shí)現(xiàn)其潛力。
雖然像特斯拉在南澳大利亞建造的大型鋰離子電池是儲存可再生能源的一種方式，但這些電池的組裝成本高達(dá)數(shù)千萬美元。氧化還原液流電池--即把能量儲存在巨大的槽內(nèi)的液體電解質(zhì)中--則提供了一個(gè)更便宜的替代方案，并且還可以一次儲存幾個(gè)月的能量，正如目前在德國開發(fā)的世界上大的氧化還原液流電池所計(jì)劃的那樣。
這些類型的電池的一個(gè)流行的化學(xué)成分是靠金屬釩作為電解質(zhì)，而這些釩氧化還原液電池的十分常見的膜材料是全氟磺酸(PFSA)。然而，這樣做的一個(gè)問題是，釩離子容易滲透到膜中，使整個(gè)電池不穩(wěn)定，影響其性能并縮短其壽命。
中國科學(xué)院的研究人員已經(jīng)瞄準(zhǔn)了這個(gè)問題，他們通過一種混合材料對膜的功能進(jìn)行微調(diào)。三氧化鎢納米粒子在非常細(xì)的氧化石墨烯片的表面上原位生長，據(jù)悉，氧化石墨烯是一種可通過石墨氧化制成的單層石墨片。
這些薄片被嵌入到一種新型的PFSA膜中，該膜具有夾層結(jié)構(gòu)，另還用一薄層聚四氟乙烯(特氟龍的基礎(chǔ))進(jìn)行了加固。這里看到了氧化石墨烯片作為屏障以有選擇性地減少了釩離子的滲透，而納米顆粒課作為活性位點(diǎn)，進(jìn)而促進(jìn)了質(zhì)子的運(yùn)輸，使庫倫布效率和能源效率都變得很高--分別超過98.1%和88.9%。
研究人員們表示，這不僅超過了市售膜的效率，并與此同時(shí)還解決了穩(wěn)定性問題。總的來說，該團(tuán)隊(duì)表示，實(shí)驗(yàn)表明混合膜非常適用于釩氧化還原液流電池，但它的潛力可能還不止于此。他們注意到燃料電池技術(shù)和水過濾等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域還依靠精細(xì)調(diào)整的膜來允許離子的選擇性通過，同時(shí)還可以從該設(shè)計(jì)中受益。
(原標(biāo)題：新型混合膜讓液流電池走向電網(wǎng)規(guī)模的能源儲存)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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