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編者按：太陽(yáng)能和風(fēng)能是可持續(xù)、環(huán)境友好型能源，人們廣泛認(rèn)為它們是化石燃料的替代品，但這種能源都只是短暫可用的。兩種能源應(yīng)用都需要價(jià)格高昂、性能極高的儲(chǔ)能技術(shù)條件。

水溶性有機(jī)氧化還原流動(dòng)電池，被稱為“AORFBs”，為大規(guī)模的儲(chǔ)能提供了一種很好的解決方案，但該方案仍然存在著局限性。在2018年10月25日在線發(fā)表的一項(xiàng)分子工程研究中，猶他州立大學(xué)化學(xué)家在“”Joule報(bào)告了解決這些局限性的方法。

本論文的主要作者猶他州立大學(xué)博士后Jian Lu和博士生Bo Hu，研究生Yu Zhao, Bing Yuan, Maowei Hu and Wenda Wu和導(dǎo)師Tianbiao (Leo) Liu，以及中國(guó)海洋大學(xué)和青島科技大學(xué)的同事一起，報(bào)道了一種新策略來(lái)提高水溶性有機(jī)氧化還原流動(dòng)電池的儲(chǔ)存能力，安全和性能。

該小組的研究得到猶他州立大學(xué)，和猶他州科學(xué)技術(shù)研究倡議大學(xué)贈(zèng)款的支持。

猶他州立大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)系助理教授Liu說(shuō)：“我們以前發(fā)現(xiàn)K4[Fe(CN)6]在pH中性溶液中化學(xué)穩(wěn)定，但在堿性溶液中化學(xué)不穩(wěn)定。然而，K4[Fe(CN)6](0.76M)的溶解度相對(duì)較低，這對(duì)流動(dòng)電池的應(yīng)用是一個(gè)挑戰(zhàn)。”

Liu在這篇論文中提到，研究小組報(bào)告了一個(gè)簡(jiǎn)單的替代公式，它通過(guò)用更親水的銨離子(NH4 )代替鉀陽(yáng)離子(K )，顯著地提高了亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]的溶解度。

Liu說(shuō)：“新設(shè)計(jì)的 (NH4)4[Fe(CN)6] 作為正極電解質(zhì)，在水中的溶解度可達(dá)1.6M，是K4[Fe(CN)6]的兩倍。此外，(NH4)4[Fe(CN)6]具有較高的溶解度，也表現(xiàn)出了更好的電導(dǎo)性，從而提高了流動(dòng)電池的能量效率和動(dòng)力性能。”

此外，研究小組發(fā)現(xiàn)，使用銨進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移的速度比鉀快，這進(jìn)一步提高了電池的能效和動(dòng)力性能。該團(tuán)隊(duì)最近報(bào)道，當(dāng)與一種名為(SPr)2V的紫精陽(yáng)極電解質(zhì)配對(duì)時(shí)，有一個(gè)24.1 Wh/L (NH4)4[Fe(CN)6]/(SPr)2V流動(dòng)電池在1000次循環(huán)中提供了極高的循環(huán)穩(wěn)定性，這是迄今為止已報(bào)道的最穩(wěn)定的流動(dòng)電池。

Liu說(shuō)：“這種電池還提供了72.5mW/cm2的高功率密度。這種高性能流動(dòng)電池是一種低成本的材料，因此它將是非常有吸引力的實(shí)際儲(chǔ)能應(yīng)用。”