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犹他州立大学发现低成本高储能电池 为清洁能源广泛应用提供载体

犹他州立大学发现低成本高储能电池 为清洁能源广泛应用提供载体
2018-11-02

太阳能和风能是可持续、环境友好型能源,人们广泛认为它们是化石燃料的替代品,但这种能源都只是短暂可用的。两种能源应用都需要价格高昂、性能极高的储能技术条件。

水溶性有机氧化还原流动电池,被称为“AORFBs”,为大规模的储能提供了一种很好的解决方案,但该方案仍然存在着局限性。在2018年10月25日在线发表的一项分子工程研究中,犹他州立大学化学家在“”Joule报告了解决这些局限性的方法。

本论文的主要作者犹他州立大学博士后Jian Lu和博士生Bo Hu,研究生Yu Zhao, Bing Yuan, Maowei Hu and Wenda Wu和导师Tianbiao (Leo) Liu,以及中国海洋大学和青岛科技大学的同事一起,报道了一种新策略来提高水溶性有机氧化还原流动电池的储存能力,安全和性能。

该小组的研究得到犹他州立大学,和犹他州科学技术研究倡议大学赠款的支持。

犹他州立大学化学和生物化学系助理教授Liu说:“我们以前发现K4[Fe(CN)6]在pH中性溶液中化学稳定,但在碱性溶液中化学不稳定。然而,K4[Fe(CN)6](0.76M)的溶解度相对较低,这对流动电池的应用是一个挑战。”

Liu在这篇论文中提到,研究小组报告了一个简单的替代公式,它通过用更亲水的铵离子(NH4 )代替钾阳离子(K ),显着地提高了亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的溶解度。

Liu说:“新设计的 (NH4)4[Fe(CN)6] 作为正极电解质,在水中的溶解度可达1.6M,是K4[Fe(CN)6]的两倍。此外,(NH4)4[Fe(CN)6]具有较高的溶解度,也表现出了更好的电导性,从而提高了流动电池的能量效率和动力性能。”

此外,研究小组发现,使用铵进行电荷转移的速度比钾快,这进一步提高了电池的能效和动力性能。该团队最近报道,当与一种名为(SPr)2V的紫精阳极电解质配对时,有一个24.1 Wh/L (NH4)4[Fe(CN)6]/(SPr)2V流动电池在1000次循环中提供了极高的循环稳定性,这是迄今为止已报道的最稳定的流动电池。

Liu说:“这种电池还提供了72.5mW/cm2的高功率密度。这种高性能流动电池是一种低成本的材料,因此它将是非常有吸引力的实际储能应用。”


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