南加利福尼亞大學(xué)文理學(xué)院的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)出一種鐵-空氣電池，成本低廉、環(huán)保可充電，可用于陰雨天太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電廠存儲(chǔ)能源。相關(guān)研究結(jié)果公布在最新一期美國(guó)《電化學(xué)學(xué)會(huì)志》上。

近期美國(guó)加利福尼亞州州長(zhǎng)杰里·布朗簽署一項(xiàng)法案，要求在2020年前確保全州三分之一的電力供應(yīng)必須來(lái)自可再生能源，其中包括地?zé)帷⑻?yáng)能、風(fēng)能等。那么在陰天或是幾乎無(wú)風(fēng)的天氣下，人們?nèi)匀恍枰娏Γ纱颂?yáng)能和風(fēng)力發(fā)電廠將需要能力大的電池儲(chǔ)存大量能量。而對(duì)于公共事業(yè)而言，電池通常沒(méi)有一個(gè)可行的解決方案：電視機(jī)遙控器內(nèi)置的普通密封電池一般不能充電；用于手機(jī)和筆記本電腦可充電的鋰離子電池，在成本上要比鐵-空氣電池至少貴10倍。

鐵-空氣電池是以空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)，鐵作為負(fù)極活性物質(zhì)的一種高能電池。電解質(zhì)為水溶液，由于空氣不計(jì)算在電池的重量之內(nèi)，故具有較高的比能量。該校文藝和科學(xué)學(xué)院化學(xué)教授斯里蘭卡·納拉揚(yáng)帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出這種在空氣中“呼吸”的電池，使用的是暴露于空氣中的鐵板被氧氣氧化生成的化學(xué)能，類似鐵生銹的過(guò)程。納拉揚(yáng)說(shuō)：“鐵這種原料便宜，而空氣又是免費(fèi)的，這是未來(lái)電池的發(fā)展趨勢(shì)。目前開(kāi)發(fā)的這種電池具有存儲(chǔ)8小時(shí)到24小時(shí)能源的能力。聯(lián)邦政府和加州公共事業(yè)部門(mén)對(duì)這個(gè)項(xiàng)目感興趣。”

鐵-空氣電池已經(jīng)研發(fā)了幾十年，特別是20世紀(jì)70年代發(fā)生能源危機(jī)后，人們對(duì)其研發(fā)的興趣陡增。但是在研發(fā)過(guò)程中面臨一個(gè)極大的問(wèn)題：在電池內(nèi)部產(chǎn)生氫氣的激烈化學(xué)反應(yīng)（被稱為水解）會(huì)吸走約50%的電池能量，由此大大降低了它的效率。

該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)法減少能量損耗到4%，使這種鐵-空氣電池效率比以前的同類電池提高約10倍。研究人員在電池中添加了非常少量的硫化鉍，而鉍可以遏制產(chǎn)氫過(guò)程中能量的浪費(fèi)。

納拉揚(yáng)說(shuō)：“如果添加鉛或汞，可能也可以改善電池的效率，但那將不是安全的做法。極少的硫化鉍是不會(huì)影響到我們對(duì)環(huán)保型電池的承諾。”研究團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)研究，盡量用更少的材料讓電池儲(chǔ)存更多的能量。