一排排裝滿了化學(xué)原料的巨大水箱，儲存著來自大型太陽能和風力發(fā)電場的能源，為整個城市提供電力:未來這種景象將會非常常見。
電池將為儲能提供動力，但它們不一定都是鋰離子電池。流電池在未來的可再生能源世界中占有一席之地。
什么是液流電池?它們是由兩個相連的容器組成的系統(tǒng)，都含有電解質(zhì)液體:一個帶有帶正電的陰極，另一個帶有帶負電的陽極，就像鋰離子電池一樣。電從一種電解質(zhì)液體通過兩個容器之間的薄膜傳遞到另一種電解質(zhì)液體。
液流電池的使用壽命更長，因為從一個電池到另一個電池的電流不會使薄膜退化，并且可以鋰離子電池一樣充電。真流電池也被稱為氧化還原液流電池，這是根據(jù)它們所利用的兩個反應(yīng):還原，即電子的獲得，和氧化，即電子從電解質(zhì)液體流失到電解質(zhì)液體。
氧化還原液流電池的主要問題是需要依賴賴于釩這種昂貴的材料。但隨著電池領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)突破性進展只是時間問題。南加州大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種使用廉價、可持續(xù)材料的液流電池。
USC團隊使用的是一種硫酸鐵溶液和一種名為蒽醌二磺酸(簡稱AQDS)的化合物溶液。硫酸鐵是一種既便宜又容易獲得的礦業(yè)廢料。該研究的合著者Surya Prakash表示：“這種溶液可以用任何碳基原料制造，包括二氧化碳在內(nèi)”。
沒有什么比使用由二氧化碳制成的電解液的電池更好的了，特別是如果這種電池的制造成本很低，而且比鋰離子電池這個競爭對手壽命更長。使用壽命的長短非常重要。如果世界真的要發(fā)展可再生能源，我們就需要持久的儲能系統(tǒng)來提供可靠的電力。鋰離子電池并不是特別耐用。根據(jù)該作者的觀點：新的氧化還原液流電池將具備更長的使用壽命。
“到目前為止，還沒有經(jīng)濟上可行的、環(huán)保的、可持續(xù)25年的儲能解決方案，”該研究的主要作者、化學(xué)教授Sri Narayan說?！颁囯x子電池使用壽命不長，而釩基電池使用昂貴、相對有毒的材料，限制了大規(guī)模使用。我們的系統(tǒng)將為這一難題找到最佳答案。我們預(yù)計這些電池將用于住宅、商業(yè)和工業(yè)建筑，以獲取可再生能源。”
為了應(yīng)對可再生能源發(fā)電能力的增長和一些經(jīng)濟體對可再生能源的徹底轉(zhuǎn)變的計劃，人們似乎在推動開發(fā)傳說中的的二代液流電池。
液流電池似乎更容易用于大規(guī)模的公用事業(yè)級儲能項目，這些開發(fā)人員現(xiàn)在專注于廉價和豐富的材料，如含鐵化合物，以及環(huán)保，無腐蝕性的解決方案。聽起來液流電池可以給我們帶來可再生能源的終極目標:可靠、長期。
已經(jīng)有預(yù)測稱，未來液流電池可能會取代鋰離子電池技術(shù)。《能源存儲新聞》(Energy Storage News)援引商業(yè)情報公司IDTechEx最近的一份報告指出，迄今為止，液流電池的存儲容量約為70兆瓦/250毫瓦時，且都應(yīng)用在中、大型項目中。然而，得益于電池的快速響應(yīng)時間、可擴展性，以及比鋰離子電池更容易回收利用，液流電池的應(yīng)用將會持續(xù)增長。
該報告證實了之前的預(yù)測，這一次來自Navigant的《儲能新聞》也報道了這一預(yù)測。該研究公司指出，盡管起步緩慢，但隨著技術(shù)的進步，液流電池正在逐漸取代鋰離子電池。也是時候了。液流電池技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年，但由于液流電池必須要用到昂貴的釩，因此阻礙了它的大規(guī)模應(yīng)用。
這是一個好消息，因為當這場疫情結(jié)束之后，世界將恢復(fù)到正常軌道中，當我們再次開始談?wù)撎甲阚E時，儲能將在全球發(fā)揮巨大作用。如果要實現(xiàn)可再生能源的目標，僅加州到2026年就需要高達1GW的儲能能力。儲能具備的低成本、可靠性、耐用性，以及非常重要的，所有組件的可回收性等一系列優(yōu)點將受到重視。
據(jù)IDTEchEx預(yù)計，氧化還原液流電池市場，包括昂貴的釩電池，在未來幾年將以每年30%的速度增長。主流電池技術(shù)很可能正在發(fā)生更新?lián)Q代。這對于鋰離子電池研發(fā)者們來說或是時代更迭的警醒標志。
