据伦敦帝国理工学院的研究人员称，一种新的电池设计方法可能为低成本、长期的能量储存提供关键。工程师和化学家团队已经创造了一种多硫化物-空气氧化还原液流电池(PS A RFB)，它有两层膜，而不是一层。双膜设计克服了这种类型的大规模电池的主要问题，打开了其储存来自例如风能和太阳能等可再生资源的多余能量的潜力。这项研究发表在《自然通讯》上。
在氧化还原液流电池中，能量存储在液体电解质中，在充电和放电期间，液体电解质通过化学反应流经电池。储存的能量由电解质的体积决定，这使得这种设计很容易扩大规模。然而，传统氧化还原液流电池中使用的电解质——钒——价格昂贵，主要来自中国或俄罗斯。
由Nigel Brandon和Anthony Kucernak教授领导的帝国团队一直在研究使用低成本材料的替代品，这些材料可以广泛获得。他们的方法使用液体作为一种电解质，气体作为另一种电解质——在这种情况下，是多硫化物(溶解在碱性溶液中的硫)和空气。然而，多硫化物-空气电池的性能是有限的，因为没有膜能够完全使化学反应发生，同时仍然防止多硫化物进入电池的其他部分。
帝国理工学院地球科学与工程系的欧阳孟政博士解释说:“如果多硫化物进入空气侧，那么你就会失去一侧的物质，这会减少那里发生的反应，并抑制另一侧催化剂的活性。这会降低电池的性能，因此这是我们需要解决的问题。”
研究人员设计的替代方案是使用两层膜来分离多硫化物和空气，其间有氢氧化钠溶液。这种设计的优点在于，包括膜在内的所有材料都相对便宜且可广泛获得，并且这种设计在可使用的材料方面提供了更多的选择。
与迄今为止从多硫化物-空气氧化还原液流电池获得的最佳结果相比，新设计能够提供更大的功率，高达每平方厘米5.8毫瓦。
由于成本是长期和大规模存储的关键因素，该团队还进行了成本分析。他们计算出能源成本——储存材料的价格与储存的能量数量的关系——大约为每千瓦时2.5美元。
电力成本——相对于电池中的膜和催化剂的价格的充电和放电率——被发现约为每千瓦16 00美元。这比目前大规模储能的可行性要高，但是研究小组相信进一步的改进是可以实现的。
工程学院院长奈杰尔·布兰登教授说:“我们的双膜方法非常令人兴奋，因为它为这种电池和其他电池开辟了许多新的可能性。为了使这种成本有效地用于大规模储存，需要对性能进行相对适度的改进，这可以通过改变催化剂以增加其活性或进一步改进所用的膜来实现。”
通过化学系Anthony Kucernak教授的催化剂专业知识和化学工程系Song博士对膜技术的研究，该团队已经在这一领域开展工作。
分拆公司RFC Power Ltd是根据该团队的研究建立的，旨在开发可再生能源的长期存储，如果进行改进，它将把这一新设计商业化。
RFC Power Ltd的首席执行官蒂姆·冯·沃纳(Tim Von Werne)说:“我们迫切需要一种新的方法，以合理的成本在几天、几周甚至几个月内储存可再生能源。这项研究展示了一种通过提高性能和低成本材料来实现这一目标的方法。”
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