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能源科技：利用納米材料修飾混合液流電池
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能源科技：利用納米材料修飾混合液流電池
一種用於製造摻氮石墨烯基商用碳紙電極的無粘結劑水平電泳沉積工藝。@ WMG, University of Warwick
華威大學（WMG）製造工程係與倫敦帝國理工學院（Imperial College London）的研究人員合作提出了一種能夠改善混合液流電池性能的方法。這種新方法不僅儲電壽命長，而且空間限製小且零排放。在經濟方麵，該方法的成本僅為現有技術成本的五分之一，具有較好的商用前景。
一層碳紙（紙麵朝下）。圖片來源：Wikimedia
研究人員在一種無粘結劑電泳技術（EPD）中使用了摻氮石墨烯（暴露在氮等離子體中），並改進了三種混合液流電池。
風能和太陽能是目前主流的可再生能源。但間歇性問題使其無法廣泛地並入國家電網。一種潛在的解決方法是使用包括氧化還原液流電池在內的長壽命電池。盡管該方法前景光明，但成本仍是決定是否采用它的關鍵因素。根據美國能源部的測算，可負擔的電網電池成本最高為75英鎊/千瓦時，而目前占據主流儲電地位的鋰離子電池，成本則在130英鎊/千瓦時左右。
日前，研究人員提出了一種能夠改進混合液流電池及再生燃料電池（RFC）的方法，或能夠以現有技術五分之一的成本實現長時間儲電，同時具有布設靈活和環境負擔小的優點。這種新技術借助一種簡單高效的納米碳添加劑（摻氮石墨烯）電泳沉積法，顯著改善了電極在強酸/強堿環境中的壽命和性能，並將碳基電極和低成本電解質（在地球上分布廣泛的錳和硫）結合在一起。
該研究團隊的研究論文刊載在2020年12月出版的《美國化學學會應用材料與界麵》（ACS Applied Materials & Interfaces）上，論文題為《在碳紙電極上塗覆無粘結劑電泳沉積的摻氮石墨烯並改善混合氧化還原液流電池的電化學性能》。
電泳沉積工藝概念圖，1：陽極電極；2：陰極電極；3：膠體粒子。圖片來源：wikimedia
華威大學製造工程係的研究人員，同時也是論文主要作者之一的Barun Chakrabarti博士說：
“EPD技術不但簡單，而且提高了三種經濟型混合液流電池的效率，從而提升了它們在電網儲能中得到廣泛商用的潛力。”
混合液流電池的總化學成本大約為競品電池（比如鋰離子電池）的1/30。該技術商業化後或被用於存儲幾天內甚至整個季度中風能或太陽能轉化出的電力，成本約15英鎊/千瓦時。電池對於電網負載均衡應用也十分有效——得益於功耗和能量獨立的特點，這些電池的設計非常靈活。
混合液流電池的能量密度，尤其是多硫化物/空氣係統（S-Air），比抽水蓄能技術高500倍。同時，這種方法占地麵積也更小，可以方便地部署在所有可再生能源站附近。
翻譯：張宇哲
審校：董子晨曦
引進來源：華威大學
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-01-hybrid-battery-electrodes-nanomaterials.html
本文來自：環球科學
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一種用於製造摻氮石墨烯基商用碳紙電極的無粘結劑水平電泳沉積工藝。@ WMG, University of Warwick
華威大學（WMG）製造工程係與倫敦帝國理工學院（Imperial College London）的研究人員合作提出了一種能夠改善混合液流電池性能的方法。這種新方法不僅儲電壽命長，而且空間限製小且零排放。在經濟方麵，該方法的成本僅為現有技術成本的五分之一，具有較好的商用前景。
一層碳紙（紙麵朝下）。圖片來源：Wikimedia
研究人員在一種無粘結劑電泳技術（EPD）中使用了摻氮石墨烯（暴露在氮等離子體中），並改進了三種混合液流電池。
風能和太陽能是目前主流的可再生能源。但間歇性問題使其無法廣泛地並入國家電網。一種潛在的解決方法是使用包括氧化還原液流電池在內的長壽命電池。盡管該方法前景光明，但成本仍是決定是否采用它的關鍵因素。根據美國能源部的測算，可負擔的電網電池成本最高為75英鎊/千瓦時，而目前占據主流儲電地位的鋰離子電池，成本則在130英鎊/千瓦時左右。
日前，研究人員提出了一種能夠改進混合液流電池及再生燃料電池（RFC）的方法，或能夠以現有技術五分之一的成本實現長時間儲電，同時具有布設靈活和環境負擔小的優點。這種新技術借助一種簡單高效的納米碳添加劑（摻氮石墨烯）電泳沉積法，顯著改善了電極在強酸/強堿環境中的壽命和性能，並將碳基電極和低成本電解質（在地球上分布廣泛的錳和硫）結合在一起。
該研究團隊的研究論文刊載在2020年12月出版的《美國化學學會應用材料與界麵》（ACS Applied Materials & Interfaces）上，論文題為《在碳紙電極上塗覆無粘結劑電泳沉積的摻氮石墨烯並改善混合氧化還原液流電池的電化學性能》。
電泳沉積工藝概念圖，1：陽極電極；2：陰極電極；3：膠體粒子。圖片來源：wikimedia
華威大學製造工程係的研究人員，同時也是論文主要作者之一的Barun Chakrabarti博士說：
“EPD技術不但簡單，而且提高了三種經濟型混合液流電池的效率，從而提升了它們在電網儲能中得到廣泛商用的潛力。”
混合液流電池的總化學成本大約為競品電池（比如鋰離子電池）的1/30。該技術商業化後或被用於存儲幾天內甚至整個季度中風能或太陽能轉化出的電力，成本約15英鎊/千瓦時。電池對於電網負載均衡應用也十分有效——得益於功耗和能量獨立的特點，這些電池的設計非常靈活。
混合液流電池的能量密度，尤其是多硫化物/空氣係統（S-Air），比抽水蓄能技術高500倍。同時，這種方法占地麵積也更小，可以方便地部署在所有可再生能源站附近。
翻譯：張宇哲
審校：董子晨曦
引進來源：華威大學
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-01-hybrid-battery-electrodes-nanomaterials.html
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