以五分之一的成本实现高效电网级蓄电–研究人员用纳米材料改造混合液流电池电极

华威大学（University of Warwick）WMG 的研究人员与伦敦帝国学院（Imperial College London）合作，找到了提高混合液流电池及其商业用途的方法。这种新方法可以将电力长时间储存在这些电池中，其价格仅为现有技术的五分之一，而且位置限制极少，零排放。

研究人员在无粘合剂电泳技术（EPD）中使用氮掺杂石墨烯（暴露在氮等离子体中）增强了三种混合液流电池： 使用氮掺杂石墨烯的无粘合剂水平电泳沉积（EPD）工艺活化商用碳纸电极。

风能和太阳能是越来越受欢迎的可再生能源。遗憾的是，间歇性问题使得它们无法广泛接入国家电网。解决这一问题的一个潜在办法是采用长时间电池技术，如氧化还原液流电池。尽管该系统前景广阔，但其目前的成本是影响实际应用的关键因素。根据美国能源部的数据，负担得起的电网电池成本应为 75 英镑/千瓦时。锂离子电池在电网储能领域处于领先地位，其成本约为 130 英镑/千瓦时。

现在，WMG 的研究人员已经找到了一种增强混合液流电池或再生燃料电池 (RFC) 技术的方法，这种技术可以长时间储存电力，成本仅为现有储存技术的五分之一，而且选址灵活，对环境的影响极小。该技术将碳基电极与来源经济的电解质（锰或硫，这些都是地球上丰富的化学物质）相结合，通过简单而高效的电泳沉积纳米碳添加剂（氮掺杂石墨烯），显著提高电极在高酸性或碱性环境中的耐久性和性能。

研究人员在 2020 年 12 月出版的《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志上发表了题为“Hybrid Redox Flow Cells with Enhanced Electrochemical Performance via Binderless and Electrophoretically Deposited Nitrogen-Doped Graphene on Carbon Paper Electrodes”的论文，介绍了他们的研究成果。（DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.0c17616）

华威大学 WMG 研究员、论文主要作者之一 Barun Chakrabarti 博士说：

“这种EPD技术不仅简单，而且提高了三种不同经济型混合液流电池的效率，从而增加了它们在电网规模储能中广泛商业应用的潜力。

混合液流电池的总化学成本约为锂离子系统等竞争电池的 1/30。扩大规模后的技术可用于储存风能或太阳能发电，可储存多天甚至整个季节的电力，每千瓦时的成本约为 15 至 20 英镑。这些电池还非常适用于电网规模的负载均衡应用，因为它们的设计非常灵活，其独特之处在于其功率大小与能量大小无关。

混合液流电池，特别是多硫化物/空气系统（S-Air）的能量密度比抽水蓄能高 500 倍。它的结构也更加紧凑，可以放置在任何可再生能源发电站附近。