液流电池装置有望成为未来大规模能量储存的首选方案,但此前使用的化学品通常有毒、昂贵、且难以处理。为了设计新型液流电池,斯坦福大学团队使用了独特的材料组合,以克服这些问题。

液流电池有助于大规模能量储存,未来有望在可再生能源的备份利用上派上大用场,但目前仍有一些问题需要克服。好消息是,斯坦福大学的工程师们,刚刚打造了一种可在室温下保持液态的金属混合物,并将之用于一款新型液流电池——其特点是可扩展、安全、高效、并且廉价。在液流电池中,阴极和阳极呈流体形式、并保持在外部罐体中,以便在需要时泵入主电池。在那里,两种液体被膜隔开;当充电或释放能量的时候,即可选择性地允许它们交换电子。

斯坦福研制新型高压液流电池 基于钠钾液态金属材料

左起为:斯坦福大学博士生 Geoff McConohy、Antonio Baclig、Andrey Poletayev(摄影 / Mark Goled)

液流电池装置有望成为未来大规模能量储存的首选方案,但此前使用的化学品通常有毒、昂贵、且难以处理。为了设计新型液流电池,斯坦福大学团队使用了独特的材料组合,以克服这些问题。

首先,用作电池负极的流体换成了钠钾合金。这种混合物在室温下仍呈液态,理论能量密度可达到传统方案的10倍。

而在电池的阳极,研究团队也测试了四种不同的水基液体。

斯坦福研制新型高压液流电池 基于钠钾液态金属材料

钠钾合金是一种在室温下呈液态的金属,可用于高压液流电池。

第二种新材料的运用,藏身在电池内部的膜中。研究团队使用了钾和氧化铝制成的陶瓷膜,在保持正负流体分离的同时、仍允许电流在它们之间流动。

报道称,新型电池阳极和膜的组合,产生的电压是其它液流电池的两倍 —— 这意味着电池的能量密度可以更高、生产成本则更低。

团队开发的原型,已证明了数千小时的运行稳定性。

斯坦福研制新型高压液流电池 基于钠钾液态金属材料

研究配图 - 1:电池原理与电压介绍

论文合作者 Antonio Baclig 表示:新电池技术可满足许多不同的性能指标,通过进一步的工作,我们有望实现成本、效率、尺寸、寿命、安全性等方面的均衡。

研究人员称,将来团队可以尝试调节膜的厚度、或者使用非水性液体作为电池的阳极。

斯坦福研制新型高压液流电池 基于钠钾液态金属材料

研究配图 - 2:钠钾-氧化铝的稳定性和相容性

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《焦耳》(Joule)期刊上。原标题为:《High-Voltage, Room-Temperature Liquid Metal Flow Battery Enabled by Na-K|K-β″-Alumina Stability》[编译自:New Atlas , 来源:Stanford]

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