南加州大學的科學家們開發了一種新的電池，可以解決限制可再生能源廣泛使用的電力存儲問題。

這項技術是對已知設計的一種改進，該設計將電能儲存在溶液中，對電子進行分類并在要時釋放電能。氧化還原液流電池已經存在有一段時間了，但是南加州大學的研究人員已經基于低成本和現成的材料制造了一個更好的版本。

該研究的重要作者南加州大學洛克碳氫化合物研究所的聯合主任、化學教授斯里·納拉揚說：“我們已經開發了一種廉價、長壽命、安全和環保的液流電池，可以大規模地儲存太陽能和風能系統的能量。”

這項研究近日發表在《電化學學會雜志》上。

能量存儲是可再生能源的一大障礙，因為當風力發電和太陽能電池發電是，并不一定剛好存在相一致的電力需求。尋找可行的存儲解決方法面對許多挑戰，這是USC科學家試圖解決的問題。他們著眼于氧化還原液流電池，因為其已在部分場合中得到了應用。它使用流體來存儲電化學能，通過還原和氧化對電子進行分類和重組，并在要時釋放它們以發電。

圖片來源：南加州大學

南加州大學的科學家取得的關鍵創新在于他們使用不同的液體：一種硫酸鐵溶液和一種酸。硫酸鐵是礦業的廢棄物，價格低廉。蒽醌二磺酸（AQDS）是一種有機材料，由于其穩定性、溶解性和儲能潛力，已在一些氧化還原流電池中得到應用。雖然這兩種化合物是眾所周知的，但這是第一次將它們組合在一起以證明其具有大規模儲能的潛力。在南加州大學實驗室進行的測試證明，該電池比競爭對手具有更大的優勢。

首先，硫酸鐵便宜而豐富，一角硬幣約可購買2．2磅，而AQDS的大規模生產每磅僅花費約1．60美元。按照這些價格，南加州大學科學家開發的這種電池的材料成本為每千瓦時66美元；假如大規模生產，電力成本將不到使用釩的氧化還原電池的一半，釩的價格更高且毒性更大。

其次，研究人員發現，與原有技術不同，鐵AQDS電池可以循環或充電數百次，而幾乎不會斷電。能量存儲系統的耐用性關于大規模使用很重要。

與鋰離子電池相比，這項技術還具有存儲優勢。由鋰離子電池供電的消費電子產品和電動汽車的普及，造成了這種元素的稀缺，從而推高了成本。該研究說，反過來，這些經濟效益又使其他更便宜的能源儲存選擇更具吸引力。此外，鋰離子電池的續航時間也不長，因為要充電，大多數手機和筆記本電腦充電的人都了解這一點。

可再生能源的使用正在上升，但由于能源儲存的限制而受到限制。目前僅存20％的太陽能和風能要7000千兆瓦時的儲備能力。10億瓦每小時的電力足夠70萬戶家庭使用一小時。

納拉揚說：“到目前為止，還沒有經濟上可行的、環保的、可持續25年的能源儲存解決方法。鋰離子電池使用壽命短，而釩基電池使用昂貴、相對有毒的材料，限制了大規模使用。我們預計這些電池將用于住宅、商業和工業建筑，以獲取可再生能源。”