哈佛大學(xué)在高性能有機(jī)液流電池方面取得重大突破-瑞達(dá)國(guó)際集團(tuán)

　　哈佛大學(xué)在高性能有機(jī)液流電池方面取得重大突破

　　這種流動(dòng)電池使用了一種新的有機(jī)分子，使得它的壽命比以往的電池都要長(zhǎng)，創(chuàng)造了迄今為止最持久的高性能有機(jī)流電池。為了在未來延續(xù)人類文明，人類必須利用清潔能源來取代目前污染我們大氣的化石燃料。太陽(yáng)能和風(fēng)能可以提供所有必要的能源。因而，為防止無光和無風(fēng)的情況，存儲(chǔ)能量是非常必要的。有機(jī)液流電池是一種安全且便宜，并可作為鋰離子電池和釩液流電池大規(guī)模循環(huán)儲(chǔ)能商用設(shè)備的替代品。目前，哈佛大學(xué)的研究人員已經(jīng)驗(yàn)證了一種新的有機(jī)分子，它的壽命超過之前所有的物質(zhì)，創(chuàng)造了迄今為止最持久的高性能有機(jī)液流電池。綽號(hào)“Methuselah”，這是一種壽命最長(zhǎng)的“圣經(jīng)般的物質(zhì)”，這個(gè)分子可以在多年的時(shí)間里進(jìn)行成千上萬次有效能量的儲(chǔ)存和釋放。該研究成果發(fā)表在Joule雜志上。這項(xiàng)研究由哈佛JohnA.Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)化學(xué)與材料科學(xué)教授RoyGordon,ThomasDudleyCabot，材料及能源技術(shù)學(xué)教授MichaelAziz,Gene及TracySykes共同領(lǐng)導(dǎo)。“我們?cè)O(shè)計(jì)并制造了一種新的有機(jī)化合物，可以儲(chǔ)存電能，并且在分解之前具有很長(zhǎng)的使用壽命，”Gordon說?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)了以往液流電池中分子的降解過程。依此，我們創(chuàng)造了新的，更穩(wěn)定的分子來避免以往存在的問題?！薄霸谥暗墓ぷ髦?，我們已經(jīng)驗(yàn)證了一種具有長(zhǎng)壽命但低電壓的化學(xué)物質(zhì)，低電壓會(huì)導(dǎo)致分子能量?jī)?chǔ)存量低，最終導(dǎo)致定量能量存儲(chǔ)成本高，”Aziz說。“現(xiàn)在，我們擁有了第一種持續(xù)穩(wěn)定且電壓超過1V的化學(xué)物質(zhì)，這些通常被認(rèn)為是商業(yè)部署的門檻。我相信這是第一個(gè)基于有機(jī)物質(zhì)并符合所有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的流體電池?！边@種新的化學(xué)物質(zhì)是由AzizandGordon領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的先進(jìn)研究成果。Methuselah分子是一種改良的醌，是一種豐富的，天然存在的分子，與光合作用和細(xì)胞呼吸等生物過程不可分割。他們的研究團(tuán)隊(duì)與理論化學(xué)教授AlánAspuru-Guzik合作，描述了流動(dòng)電池中醌分子的降解過程，并進(jìn)行了修改以延長(zhǎng)其工作壽命。實(shí)驗(yàn)中，Methuselah分子的每天衰減率低于0.01%，每次充電/放電循環(huán)低于0.001%——以此推斷在一年的時(shí)間內(nèi)衰減不到3%——并且進(jìn)行了成千上萬個(gè)有效的工作循環(huán)。Methuselah也被證明是高度可溶的，這意味著它可以在更小的空間中儲(chǔ)存更多的能量。它可在弱堿性電解質(zhì)中工作，并通過使用廉價(jià)的密封材料和廉價(jià)的聚合物膜來分離正極和負(fù)極，從而降低了電池的成本。所有這些進(jìn)步都降低了存儲(chǔ)成本，并且使用有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間放電具有成本效益。SEAS的博士后研究員，該論文的共同第一作者DavidKwabi說?！斑@項(xiàng)研究證明了有機(jī)物的潛力，我們也證明了有機(jī)分子可以是昂貴釩電池的可行、持久且經(jīng)濟(jì)的替代品?！痹撗芯康玫搅嗣绹?guó)能源部電力儲(chǔ)能計(jì)劃、高級(jí)研究計(jì)劃局能源、丹麥創(chuàng)新基金、馬薩諸塞州清潔能源技術(shù)中心以及哈佛工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的支持。美國(guó)能源部電力儲(chǔ)存辦公室主任ImreGyuk表示：“這項(xiàng)重要工作代表了低成本，長(zhǎng)工作時(shí)間的流體電池的重大進(jìn)步，電網(wǎng)需要這樣的設(shè)備來吸收越來越多的綠色但易變的可再生發(fā)電能源。”在哈佛大學(xué)技術(shù)開發(fā)辦公室(OTD)的協(xié)助下，研究人員正在尋求商業(yè)合作伙伴來擴(kuò)大工業(yè)應(yīng)用技術(shù)。哈佛OTD已經(jīng)提交了一系列關(guān)于液流電池技術(shù)創(chuàng)新的待批專利。