液流電池由兩個(gè)液體電解質(zhì)構(gòu)成，儲(chǔ)存在外部罐中，并根據(jù)需要通過管道輸送到電池中。在充電和放電期間，它們使電子來回穿過電池中的膜，并且可以通過分別改變罐和膜的尺寸來調(diào)整它們的存儲(chǔ)容量和功率輸出。傳統(tǒng)上，這類電池的最佳結(jié)果來自溶解在酸中的釩和溴電解質(zhì)，但這些化學(xué)品可能成本高昂且具有腐蝕性。釩的有機(jī)替代物以醌類化合物的形式被發(fā)現(xiàn)。

2014年，哈佛團(tuán)隊(duì)開始嘗試使用10000多種醌類化合物，逐步確定哪些醌類效果最佳。之后，他們用亞鐵氰化物代替溴，并將酸轉(zhuǎn)換為堿性混合物，然后選擇利用修改過分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)維生素B2作為特別有用的醌類。最后，他們?nèi)ツ暾{(diào)整了中性水溶液的配方。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)改造了一種醌類，制造出一種能夠平衡壽命和性能的新型有機(jī)分子，創(chuàng)造了迄今為止的最持久，最高效的有機(jī)液流電池。這種關(guān)鍵成分被稱為“瑪士撒拉”分子，以《圣經(jīng)》長(zhǎng)壽族長(zhǎng)的名字命名。

“在之前的工作中，我們已經(jīng)展示了一種具有長(zhǎng)壽命但低電壓的化學(xué)物質(zhì)，這導(dǎo)致分子的低能量?jī)?chǔ)存及存儲(chǔ)定量能量的高成本，”該研究主要作者M(jìn)ichael Aziz表示。“現(xiàn)在，我們擁有第一個(gè)具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和超過一伏特的化學(xué)物質(zhì)，這通常被認(rèn)為是商業(yè)部署的門檻。我相信它是第一個(gè)滿足所有實(shí)際執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的有機(jī)液流電池。”

在對(duì)該分子的測(cè)試中，“瑪士撒拉”分子每天的老化率低于0.01%，在每次充放電循環(huán)中引起的老化率低于0.001%。這意味著其每年的老化率不到3%，并且可以充放電數(shù)萬次。“瑪士撒拉”也很容易溶解成弱堿性電解質(zhì)。這有助于它儲(chǔ)存更多能量并降低材料的總成本，因?yàn)楸诤湍げ恍枰貏e耐腐蝕。

“這項(xiàng)重要工作代表了低成本、長(zhǎng)壽命液流電池的重大進(jìn)步，”美國能源部?jī)?chǔ)能研究主任Imre Gyuk表示。“我們需要這樣的設(shè)備，以允許電網(wǎng)吸收越來越多的環(huán)保但可變的可再生發(fā)電。”

該研究發(fā)表在《焦耳》雜志上。

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