目前,在商用市場鋰離子電池是毫無爭議的主角,不過以液流電池為代表的可再生能源已經(jīng)顯現(xiàn)出了巨大的潛力,在未來有望成為替代者。歸功于從蝦殼中發(fā)現(xiàn)的一種成分,研究人員為液流電池開發(fā)了新的電極組件,性能要優(yōu)于目前的解決方案。
長期以來,液流電池(氧化還原液流電池)被視為從風(fēng)能、太陽能等間歇性能源中提取能量的實力候補者,因為它們可以以相對較低的成本存儲大量的能量。液流電池將能量儲存在巨大的外部罐內(nèi)的液態(tài)電解質(zhì)中,電解質(zhì)通過膜來回移動,以交換離子并對設(shè)備進(jìn)行充電和放電。
這意味著,和現(xiàn)有鋰電池將能量存儲在電極材料中不同,這些液流電池的存儲能力可以通過簡單地增加儲罐的尺寸來擴大。這種類型的電池架構(gòu)非常適合可再生能源存儲,因為在這種情況下,能量可能不會按需產(chǎn)生,而往往需要保存起來供以后使用。
目前液流電池解決方案中,比較有潛力的是將金屬釩作為電解質(zhì),這種材料因其在充電和放電過程中的可靠性而受到歡迎。在釩離子之間傳遞的過程中,電池的電極促進(jìn)了這一過程,它通常由碳化的聚丙烯腈(一種合成聚合物)制成。
不過麻省理工大學(xué)的一個項目,主要尋找其他天然材料以提供更可持續(xù)的解決方案,并希望找到更好的性能替代者。研究人員找到了蝦殼中常見的甲殼素,這是一種類似纖維素的多糖,我們已經(jīng)看到它被用于開發(fā)從可堆肥的食品包裝,到先進(jìn)的防彈衣,再到更便宜的藥品。
該項目的主要作者,斯旺西大學(xué)的弗朗西斯科·馬丁·馬丁內(nèi)斯(Francisco Martin-Martinez)說:“我們提出用甲殼素生產(chǎn)這些釩流電池電極,甲殼素是一種來自蝦殼的材料,除了碳,還含有氮”。
研究團隊將甲殼素沉積在氈狀電極上,并將其作為釩氧化還原流電池的一部分進(jìn)行測試。測試結(jié)果顯示峰值功率密度改善了~100 mW cm–2。性能的提升固然可喜,但該團隊同樣對該設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展性質(zhì)感到興奮。
馬丁內(nèi)斯表示:“它的好處不僅在于其良好的性能,還在于起始材料的低成本,鑒于廢物的再利用,這使得電極更具可持續(xù)性。這些來自蝦廢料的電極還可以應(yīng)用于超級電容器、提供極高能量密度的電化學(xué)裝置,甚至是海水淡化過程中,不過我們的研究重點是釩氧化還原流電池?!?/span>
文章來源:搜鈦網(wǎng)