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2020-10-21 15:08 |
科學(xué)家打造出首款由全有機材料制成的氧化還原液流電池
作為可再生能源的存儲解決方案，科學(xué)家們看到了所謂的氧化還原液流電池的巨大潛力，這種電池在大型儲罐中而不是在緊湊的電極材料中儲存能量。瑞典林雪平大學(xué)的一項新設(shè)計是這項技術(shù)的絕對環(huán)保版本，將稀缺的金屬和合成聚合物換成全天然材料。 a`E1rK'
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當(dāng)涉及到可再生能源的間歇性時，氧化還原液流電池是鋰離子電池的一個很有前景的替代品，原因是它們可以以相對較低的成本存儲大量的能量。鋰離子電池將能量存儲在其電極中，因此容量受到設(shè)備大小的限制，而氧化還原液流電池則可以將能量存儲在巨大的外部儲罐中，一次可存儲數(shù)月。 ;cfmMt!QWJ
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然而，有些東西對氧化還原液流電池的生態(tài)認(rèn)證沒有幫助，那就是它們使用了一種稀缺而昂貴的金屬--釩。這種金屬是電解質(zhì)溶液的基礎(chǔ)，在充電和放電過程中提供了很好的可靠性，但一些研究人員認(rèn)為水基電解質(zhì)是一種更環(huán)保的選擇，包括德國世界上最大的氧化還原液流電池背后的團隊。 svj0; x5
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另一個有改進空間的領(lǐng)域是氧化還原液流電池的電極，它通常由一種稱為碳化聚丙烯腈的合成聚合物制成。我們已經(jīng)看到了一些創(chuàng)造性的方法，以更可持續(xù)的方式生產(chǎn)這些組件，包括麻省理工學(xué)院的一項研究，旨在用蝦殼中的成分制作它們。但現(xiàn)在林雪平大學(xué)的團隊提出了另一種解決方案，同時解決了電解質(zhì)問題，生產(chǎn)出了其所稱的第一種全有機氧化還原液流電池。 i8+[-mh
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該團隊的氧化還原液流電池采用的電極是由PEDOT制成的，PEDOT是一種有機和導(dǎo)電聚合物，我們也看到它被用于先進的鋰離子電池設(shè)計，甚至是儲存能量的 “智能磚”。工程師們對PEDOT聚合物進行了摻雜，使其能夠傳輸電池的正負(fù)離子，并與含有醌類分子的水基電解液很好地配合，而醌類分子在森林材料中天然存在。 >21f%Z
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“醌類化合物可以從木材中提取，但在這里，我們使用了相同的分子，以及導(dǎo)電聚合物PEDOT的不同變體，”研究作者Viktor Gueskine說�！笆聦嵶C明，它們之間高度兼容，這就像是來自自然界的禮物�！� N~0~1
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研究小組發(fā)現(xiàn)，PEDOT電極和醌基電解質(zhì)共同促進了電池中質(zhì)子和電子的流動，不過要注意的是，這種設(shè)計并沒有提供像含釩的版本那樣高的能量密度。從好的方面來看，他們聲稱他們的設(shè)備非常便宜，完全可以回收，而且絕對安全，這為在家庭中安裝這樣的電池作為電動汽車的電源庫提供了可能。 5fuB((fd(
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科學(xué)家們在他們的研究中寫道：“由于電極、膜和反應(yīng)物都是基于有機物的，我們可以真正宣稱其是第一款‘全有機’氧化還原液流電池�！痹撗芯堪l(fā)表在《先進功能材料》雜志上。 d"~-D;
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相關(guān)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202007009
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