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　　哈佛大學(xué)在高性能有機液流電池方面取得重大突破

　　這種流動電池使用了一種新的有機分子，使得它的壽命比以往的電池都要長，創(chuàng)造了迄今為止最持久的高性能有機流電池。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，存儲能量是非常必要的。有機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)驗證了一種新的有機分子，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液流電池。綽號“Methuselah”，這是一種壽命最長的“圣經(jīng)般的物質(zhì)”，這個分子可以在多年的時間里進行成千上萬次有效能量的儲存和釋放。該研究成果發(fā)表在Joule雜志上。這項研究由哈佛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)。“我們設(shè)計并制造了一種新的有機化合物，可以儲存電能，并且在分解之前具有很長的使用壽命，”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)驗證了一種具有長壽命但低電壓的化學(xué)物質(zhì)，低電壓會導(dǎo)致分子能量儲存量低，最終導(dǎo)致定量能量存儲成本高，”Aziz說?！艾F(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)，這些通常被認為是商業(yè)部署的門檻。我相信這是第一個基于有機物質(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，與光合作用和細胞呼吸等生物過程不可分割。他們的研究團隊與理論化學(xué)教授AlánAspuru-Guzik合作，描述了流動電池中醌分子的降解過程，并進行了修改以延長其工作壽命。實驗中，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間內(nèi)衰減不到3%——并且進行了成千上萬個有效的工作循環(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，并通過使用廉價的密封材料和廉價的聚合物膜來分離正極和負極，從而降低了電池的成本。所有這些進步都降低了存儲成本，并且使用有機化學(xué)物質(zhì)，對長時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@項研究證明了有機物的潛力，我們也證明了有機分子可以是昂貴釩電池的可行、持久且經(jīng)濟的替代品?！痹撗芯康玫搅嗣绹茉床侩娏δ苡媱潯⒏呒壯芯坑媱澗帜茉?、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。美國能源部電力儲存辦公室主任ImreGyuk表示：“這項重要工作代表了低成本，長工作時間的流體電池的重大進步，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?！痹诠鸫髮W(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。