MIT开发“会呼吸空气”的液流电池

尽管以风能和太阳能为代表的“可再生能源”备受推崇，但是它们的稳定性却一直是个难题。比如风总是一阵一阵的来，一天之中的太阳光也并不总是那么充足。为了克服这个时断时续的问题，人们想到了储能和逆放电系统。目前普遍采用的是基于锂离子电池的方案，但它的缺点也很明显——成本高昂。好消息是，麻省理工学院的研究人员们，已经开发出了一款可以“呼吸空气”、长期贮存能量的液流电池；且在同等能量密度下，其造价只有锂离子电池的1/5。

这款可充电液流电池的特点，是采用了液体的‘阴极电解液’和‘阳极液’作为电池的两极，通过离子的来回运动来储存或释放能量。

本例中，MIT研究人员选择了溶解在水中的硫作为阳极液，以及寻找到了一种同样丰富的物质（含氧液体盐溶液）为阴极电解液。论文合著者Yet-MingChiang表示：

在使用硫作为负极的同时，我们想要找到一种成本足够低廉的阳极材料。通过一次偶然的实验，我们发现氧气（甚至空气）都非常合适，即便这需要添加‘在硫和空气电极间来回移动电荷载体’的另一组件。

该空气液流电池的特点是，当电池放电的时候，会吸入来自外界的空气；而在充电的时候，它又可以排出空气：

在吸入过程中，电池会在阴极电解液中产生带负电荷的氢氧根离子；

呼出氧气的时候，阳极液里则会产生带正电荷的氢离子。

Chiang表示，其原理和人类的呼吸作用很像，通过在系统中获取氧气来平衡电荷。

研究团队成员（由左至右）：FikileBrushett、KaiXiang、LiangSu、ZhengLi、StephanieEiler、AndresBadel、SamPan、Yet-MingChiang。

实际上，“锂-空”电池也运用了相同的机制，但硫、水、盐材料的成本明显低很多。对于大规模储能的电网系统来说，成本的削减，才是让可再生能源普及和长期运行的关键。

研究人员称，在同等能量密度下，他们开发的这种液流电池，造价仅为锂离子电池的1/5。若将该电池的升级版本投入商用，预计每千瓦时的储能成本可控制在20~30美元之间。

相比之下，其它储能系统的每千瓦时储能成本，可能高达100美元。需要指出的是，当前阶段的液流空气电池的原型只有咖啡杯大小，但他们有信心可将这种设计用于更大规模的系统中。

下一步，研究团队计划进一步提升该空气液流电池的效率、性价比、以及工作寿命（当前仅为1500小时）。有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《焦耳》（Joule）期刊上。