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2020-10-21 15:08 |
科学家打造出首款由全有机材料制成的氧化还原液流电池
作为可再生能源的存储解决方案，科学家们看到了所谓的氧化还原液流电池的巨大潜力，这种电池在大型储罐中而不是在紧凑的电极材料中储存能量。瑞典林雪平大学的一项新设计是这项技术的绝对环保版本，将稀缺的金属和合成聚合物换成全天然材料。 Wsz='@XvB
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当涉及到可再生能源的间歇性时，氧化还原液流电池是锂离子电池的一个很有前景的替代品，原因是它们可以以相对较低的成本存储大量的能量。锂离子电池将能量存储在其电极中，因此容量受到设备大小的限制，而氧化还原液流电池则可以将能量存储在巨大的外部储罐中，一次可存储数月。 7IJb$af:;
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然而，有些东西对氧化还原液流电池的生态认证没有帮助，那就是它们使用了一种稀缺而昂贵的金属--钒。这种金属是电解质溶液的基础，在充电和放电过程中提供了很好的可靠性，但一些研究人员认为水基电解质是一种更环保的选择，包括德国世界上最大的氧化还原液流电池背后的团队。 |/fbU_d
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另一个有改进空间的领域是氧化还原液流电池的电极，它通常由一种称为碳化聚丙烯腈的合成聚合物制成。我们已经看到了一些创造性的方法，以更可持续的方式生产这些组件，包括麻省理工学院的一项研究，旨在用虾壳中的成分制作它们。但现在林雪平大学的团队提出了另一种解决方案，同时解决了电解质问题，生产出了其所称的第一种全有机氧化还原液流电池。 ga^<_;5<
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该团队的氧化还原液流电池采用的电极是由PEDOT制成的，PEDOT是一种有机和导电聚合物，我们也看到它被用于先进的锂离子电池设计，甚至是储存能量的 “智能砖”。工程师们对PEDOT聚合物进行了掺杂，使其能够传输电池的正负离子，并与含有醌类分子的水基电解液很好地配合，而醌类分子在森林材料中天然存在。 a`pY&xq::
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“醌类化合物可以从木材中提取，但在这里，我们使用了相同的分子，以及导电聚合物PEDOT的不同变体，”研究作者Viktor Gueskine说。“事实证明，它们之间高度兼容，这就像是来自自然界的礼物。” ($(1KE
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研究小组发现，PEDOT电极和醌基电解质共同促进了电池中质子和电子的流动，不过要注意的是，这种设计并没有提供像含钒的版本那样高的能量密度。从好的方面来看，他们声称他们的设备非常便宜，完全可以回收，而且绝对安全，这为在家庭中安装这样的电池作为电动汽车的电源库提供了可能。 2K*-uT#$~
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科学家们在他们的研究中写道：“由于电极、膜和反应物都是基于有机物的，我们可以真正宣称其是第一款‘全有机’氧化还原液流电池。”该研究发表在《先进功能材料》杂志上。 Aq'%a)Y2
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相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202007009
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