爱达荷国家实验室 信用:CC0公共领域 虽然风能和太阳能等能源在生产无排放电力方面表现出色，但它们依赖于太阳能和风能，因此供应并不总能满足需求
同样，核电站在最大容量下运行效率更高，因此发电量不能轻易增加或减少以满足需求
几十年来，能源研究人员一直试图解决一个重大挑战:如何储存过剩的电力，以便在需要时将其释放回电网？ 最近，爱达荷国家实验室的研究人员帮助应对这一挑战，他们开发了一种新的电化学电池电极材料，可以有效地将多余的电和水转化为氢气
当电力需求增加时，电化学电池是可逆的，将氢转化回电网
氢气还可以用作加热、车辆或其他应用的燃料
该研究结果于本周在线发表在《自然通讯》杂志上
INL大学高级职员工程师/科学家和化学处理小组组长丁咚说，研究人员早就认识到氢作为能量储存介质的潜力
丁说:“能源储存的巨大挑战，及其多样化的研发需求，为氢带来了更多的机会。”
“我们的目标是将氢作为有效储存能量的中间能源
" 丁和他的同事改进了一种称为质子陶瓷电化学电池()的电化学电池，它利用电将蒸汽分解成氢气和氧气
然而，在过去，这些设备有局限性，尤其是它们在高达800摄氏度的温度下工作
高温需要昂贵的材料，并导致更快的降解，使得电化学电池成本过高
在这篇论文中，丁和他的同事描述了一种新的氧电极材料——同时促进水分解和氧还原反应的导体
与大多数电化学电池不同，这种新材料——一种称为钙钛矿的化合物的氧化物——允许电池在没有额外氢的情况下将氢和氧转化为电
此前，丁和他的同事开发了一种三维网状结构的电极，使更多的表面积可用于将水分解成氢和氧
这两种技术——三维网状电极和新型电极材料——结合在一起，可以在400到600摄氏度的温度下进行自我维持的可逆操作
丁说:“我们证明了在如此低的温度下可逆运行的可行性，在没有任何外部氢气供应的情况下，将水解模式下产生的氢气转化为电能，实现自我维持运行。”
“这是高温电解的一大进步
" 丁说，虽然过去的氧电极只传导电子和氧离子，但新的钙钛矿是“三重传导”，即传导电子、氧离子和质子
实际上，三重导电电极意味着反应发生得更快、更有效，因此可以在保持良好性能的同时降低工作温度
对丁和他的同事们来说，关键是想出如何将这种元素添加到钙钛矿电极材料中，使其具有三重导电特性——这一过程被称为掺杂
爱达荷州国家实验室化学处理小组的材料科学家和工程师丁汉平说:“我们成功地展示了一种有效的掺杂策略，开发出一种良好的三重导电氧化物，这种氧化物能够在低温下实现良好的电池性能。”
在未来，丁咚和他的同事希望通过将材料创新与尖端制造工艺相结合来继续改进电化学电池，以便该技术可以在工业规模上使用
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