科学家打造出首款由全有机材料制成的氧化还原液流电池

作为可再生能源的存储解决方案,科学家们看到了所谓的氧化还原液流电池的巨大潜力,这种电池在大型储罐中而不是在紧凑的电极材料中储存能量。瑞典林雪平大学的一项新设计是这项技术的绝对环保版本,将稀缺的金属和合成聚合物换成全天然材料。该研究发表在《先进功能材料》杂志上。

科学家打造出首款由全有机材料制成的氧化还原液流电池

当涉及到可再生能源的间歇性时,氧化还原液流电池是锂离子电池的一个很有前景的替代品,原因是它们可以以相对较低的成本存储大量的能量。锂离子电池将能量存储在其电极中,因此容量受到设备大小的限制,而氧化还原液流电池则可以将能量存储在巨大的外部储罐中,一次可存储数月。

然而,有些东西对氧化还原液流电池的生态认证没有帮助,那就是它们使用了一种稀缺而昂贵的金属–钒。这种金属是电解质溶液的基础,在充电和放电过程中提供了很好的可靠性,但一些研究人员认为水基电解质是一种更环保的选择,包括德国世界上最大的氧化还原液流电池背后的团队。

科学家打造出首款由全有机材料制成的氧化还原液流电池

另一个有改进空间的领域是氧化还原液流电池的电极,它通常由一种称为碳化聚丙烯腈的合成聚合物制成。我们已经看到了一些创造性的方法,以更可持续的方式生产这些组件,包括麻省理工学院的一项研究,旨在用虾壳中的成分制作它们。但现在林雪平大学的团队提出了另一种解决方案,同时解决了电解质问题,生产出了其所称的第一种全有机氧化还原液流电池。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

该团队的氧化还原液流电池采用的电极是由PEDOT制成的,PEDOT是一种有机和导电聚合物,我们也看到它被用于先进的锂离子电池设计,甚至是储存能量的 “智能砖”。工程师们对PEDOT聚合物进行了掺杂,使其能够传输电池的正负离子,并与含有醌类分子的水基电解液很好地配合,而醌类分子在森林材料中天然存在。

科学家打造出首款由全有机材料制成的氧化还原液流电池

“醌类化合物可以从木材中提取,但在这里,我们使用了相同的分子,以及导电聚合物PEDOT的不同变体,”研究作者Viktor Gueskine说。“事实证明,它们之间高度兼容,这就像是来自自然界的礼物。”

研究小组发现,PEDOT电极和醌基电解质共同促进了电池中质子和电子的流动,不过要注意的是,这种设计并没有提供像含钒的版本那样高的能量密度。从好的方面来看,他们声称他们的设备非常便宜,完全可以回收,而且绝对安全,这为在家庭中安装这样的电池作为电动汽车的电源库提供了可能。

科学家们在他们的研究中写道:“由于电极、膜和反应物都是基于有机物的,我们可以真正宣称其是第一款‘全有机’氧化还原液流电池。” [cnbeta]

上一篇:

下一篇:


标签