除草剂如何"变身"电池电解质？一个通用描述符就能帮助提出最佳方法

可再生能源领域的进展速度不仅受限于从太阳、风、海洋或地球辐射热中获取能量的技术，而且还受限于在利用这些能量后有效存储和部署的能力。

开发可靠的电池，并使其规模化以满足电网的需求，其主要障碍是材料成本，以及寻找最佳材料所需的研究成本，这一点不足为奇。

在圣路易斯的华盛顿大学，麦凯尔维工程学院的RomaB.&RaymondH.Wittcoff特聘大学教授VijayRamani实验室的一个研究小组已经开发出一种方法来确定哪些材料将适合作为任何用于电网规模储能的有机氧化还原液电池（ORFB）的关键部件：电解质。

这项研究于8月20日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

有机氧化还原液流电池（ORFB）是低成本的。它们的设计使它们在规模上比锂离子电池储存的每单位电力更便宜，而且它们使用廉价的有机材料作为电池活性物质（阴极和阳极）。

第一作者KritikaSharma说：在我们的系统中，我们正在使用viologen，它被广泛地用作除草剂，而且非常便宜，如果我们使用这种有机活性物质，那么主要的决定是：'我们把它溶解在什么电解质中，以使电池的功效最大化？

传统上，回答这个问题涉及大量的试验和错误的实验和分析。然而，拉马尼的团队所发现的东西有可能消除许多这种工作。一个通用的描述符，表明哪些电解质与有机活性物质是最佳搭配。

Ramani的研究小组研究了两种活性物质（二氯化铁阴极和四氯化丙烯阳极）和六种电解质（硫酸、盐酸、甲烷磺酸、硫酸钠、氯化钠和甲烷磺酸钠）在中性和酸性的pH值。他们发现他们的通用描述符指出了具有最互补的化学和电池性能特征的组合--低放电极化和高开路电压。

我们的描述符，即溶剂重组能，使我们能够表明具有甲烷磺酸盐或氯离子反作用的低pH值电解质效果最好，我们能够通过在实验室进行一小时的实验来预测这一点，而不是通常的几天或几周。该论文的共同第一作者、德克萨斯大学圣安东尼奥分校化学工程系助理教授Sankarasubramanian说。

尽管该论文显示了来自有限数量的组合的结果，但Sharma说该描述符可以通用，因为它是基于活性物质和电解质之间的基本关系，并与系统中的动力学和传输特性相关。

有了预测特定有机活性物质的最佳电解质的通用方法，新存储技术的开发将变得更加有效，而且不会太快。

Sharma说：当基于太阳能和风能的间歇性发电机占主导地位时，需要电网规模的储能，以拥有一个稳定的电网。我们的通用描述符可以帮助加快新的存储解决方案的开发。