随着全球正进行能源转型,再生能源装置量与日俱增,我们也需要更加多元的储能系统来储存并调度电力,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,可以储存好几个月的能量,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装置量提升速度最快的储能装置,不仅能快速支援电网并调节频率,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,将能量储存在电解质之中,透过不同的活性物、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,透过分子工程,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予厚望,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。
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(首图来源:PNNL)