哈佛长寿命“圣经”分子实现持久高效的有机液流电池

据外媒报道，存储可再生能源与产生可再生能源同样重要，液流电池可能是最有希望的方法之一。尽管在完善技术方面存在很多障碍，但哈佛大学工程师团队在过去几年里一直在使用有机液流电池取得进展。

现在该团队已经测试了一种新的分子，这种分子可以实现到目前为止最持久、高效的有机液流电池。

液流电池由两个液体电解质构成，储存在外部罐中，并根据需要通过管道输送到电池中。在充电和放电期间，它们使电子来回穿过电池中的膜，并且可以通过分别改变罐和膜的尺寸来调整它们的存储容量和功率输出。传统上，这类电池的最佳结果来自溶解在酸中的钒和溴电解质，但这些化学品可能成本高昂且具有腐蚀性。钒的有机替代物以醌类化合物的形式被发现。

2014年，哈佛团队开始尝试使用10000多种醌类化合物，逐步确定哪些醌类效果最佳。之后，他们用亚铁氰化物代替溴，并将酸转换为碱性混合物，然后选择利用修改过分子结构的有机维生素B2作为特别有用的醌类。最后，他们去年调整了中性水溶液的配方。

现在，研究人员已经改造了一种醌类，制造出一种能够平衡寿命和性能的新型有机分子，创造了迄今为止的最持久，最高效的有机液流电池。这种关键成分被称为“玛士撒拉”分子，以《圣经》长寿族长的名字命名。

“在之前的工作中，我们已经展示了一种具有长寿命但低电压的化学物质，这导致分子的低能量储存及存储定量能量的高成本，”该研究主要作者Michael Aziz表示。“现在，我们拥有第一个具有长期稳定性和超过一伏特的化学物质，这通常被认为是商业部署的门槛。我相信它是第一个满足所有实际执行的技术标准要求的有机液流电池。”

在对该分子的测试中，“玛士撒拉”分子每天的老化率低于0.01％，在每次充放电循环中引起的老化率低于0.001％。这意味着其每年的老化率不到3％，并且可以充放电数万次。“玛士撒拉”也很容易溶解成弱碱性电解质。这有助于它储存更多能量并降低材料的总成本，因为壁和膜不需要特别耐腐蚀。

“这项重要工作代表了低成本、长寿命液流电池的重大进步，”美国能源部储能研究主任Imre Gyuk表示。“我们需要这样的设备，以允许电网吸收越来越多的环保但可变的可再生发电。”

该研究发表在《焦耳》杂志上。