近日，科學雜志發文對液流電池研究現狀進行了簡述。液流電池可以儲存足夠電力，為成千上萬家庭提供長達數小時的電力供應。但大多數液流電池依賴于釩，這是一種稀有昂貴的金屬。上周，有研究人員報道了用一種廉價、長壽命、安全的液流電池來解決這一問題。這項工作為液流電池的新發展帶來了希望，即作為新一代液流電池有可能很快將成為大規模部署風能和太陽能的有力支柱。

我們知道，鋰離子電池不僅在筆記本電腦和特斯拉汽車中廣泛使用，還可為醫院、辦公場所甚至城鎮提供備用電源，占得了儲能領域的先機。但是，美國康涅狄格州東哈特福德聯合技術研究中心電化學能源系統副主任邁克爾·佩里說，鋰離子儲能裝置不能很好地擴展到為城市提供更大規模儲能備用電源，但液流電池能夠填補這一空缺。它們將電荷儲存在含有液體電解質的容器中，液體電解質在循環泵的作用下，可以實現流轉以形成電流，實現放電；用過的電解質隨后再返回到容器中。當太陽能電池板或風力發電機工作時，循環泵將用完的電解質推回電極，在那里，電解質被再充電并返回到存儲罐。

釩液流電池在過去廣受研究者關注，因為這種電池的充電和放電可以可靠地進行數千次循環。例如，大連的融科儲能正在建設世界上最大的釩流電池，該電池應該在2020年投入使用。電池將儲存800兆瓦的能量，足以為成千上萬的家庭供電。市場研究公司MarketsandMarkets表示，由釩電池和鋅溴主導的液流電池市場在未來5年內每年可能增長近10億美元。但近年來釩的價格有所上升，如果釩需求飆升，釩液流電池價格也會水漲船高。為此，有研究者想用有機化合物取代釩，這些有機化合物也能捕獲和釋放電子。洛根猶他州立大學液流電池專家TianbiaoLiu說，有機分子可以精確地定制以滿足研究者的需求。但有機物往往會降解，幾個月后需要更換，而且一些化合物只與強酸性或堿性電解質一起工作，這些電解質會侵蝕泵，如果罐子泄漏，危險性就可能爆發。今年7月，哈佛大學材料科學家邁克爾·阿齊茲領導的一個研究小組在國際知名期刊Joule上發文稱，他們已經設計出一種長壽的有機分子，這種分子每年只損失其電荷承載能力的3%。雖然這還不夠穩定，但是與以往每天損失相同數量的有機液流電池相比，這項工作是一個很大的飛躍。

鐵基電解質廉價且易于獲取和失去電子，是另一種釩電池電解質替代物。例如，在美國俄勒岡州波特蘭有一家名字為EES的公司，他們開發的鐵液流電池電解液可在pH1到4之間工作，酸度類似于醋。現在，TianbiaoLiu和他的同事們提出了在中性pH下工作的液流電池。他們首先研究了一種含鐵的電解液，亞鐵氰化物。但是在以前的亞鐵氰化物電池中，電解質需要溶解在含有鈉鹽或鉀鹽的水溶液中，這些鹽提供帶正電荷的離子，離子在電池中移動，以在充電和放電期間平衡電子的運動。亞鐵氰化物在這些鹽溶液中不易溶解，限制了這種電池的蓄電能力。因此，TiaobianLiu和他的同事又用一種叫做銨的氮基化合物來代替鈉鹽或鉀鹽，使得亞鐵氰化物溶解量至少是以前的兩倍，從而讓電池的容量翻倍。在上周的Joule雜志上，TiaobianLiu等人報道說，他們的鐵基有機液流電池在一千次充放電循環后沒有退化的跡象，相當于大約連續運行3年時間。由于所使用電解質是中性且是水基的，即使泄漏也不會對環境造成太大損害。

此外，在今年10月10日出版的自然化學雜志上，英國格拉斯哥大學的化學家勒羅伊·克羅寧等人報道了一種多金屬氧酸鹽液流電池，其儲電量是同體積釩電池的40倍。但目前的缺點是這些電解質粘性過高，因此對于泵的輸送要求極高。直至今天，還沒有一種電池能滿足所有要求，也就是說液流電池的研發仍要繼續努力！