AquaPIM液流電池膜。

伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在測(cè)試AquaPIM液流電池膜。

安裝了離子選擇性AquaPIM膜（米色）的液流電池示意圖。

可再生能源的存儲(chǔ)問題一直困擾著人類。為了解決這個(gè)問題，工程師為電網(wǎng)設(shè)計(jì)了巨型電池：液流電池，它能夠?qū)㈦娔艽鎯?chǔ)在液體電解質(zhì)中。然而到目前為止，電力公司都還沒有找到一種經(jīng)濟(jì)、高效且可靠的液流電池，來(lái)為成千上萬(wàn)的家庭提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定的儲(chǔ)能、供能服務(wù)。

據(jù)techxplore.com網(wǎng)站11月7日?qǐng)?bào)道，美國(guó)能源部勞倫斯bull伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)的電池薄膜技術(shù)，可能是一種妥善解決儲(chǔ)能問題的方案。研究人員以聚合物AquaPIMs為原料，開發(fā)了一種多功能、廉價(jià)電池膜。這種聚合物膜使長(zhǎng)壽命、低成本柵極電池的制造具備了可行性。研究人員還開發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，可以用于分析不同電池薄膜對(duì)電池壽命的影響。這對(duì)液流電池技術(shù)的早期研發(fā)過(guò)程有巨大的推動(dòng)作用。能量存儲(chǔ)研究聯(lián)合中心（JCESR）首席研究員、伯克利實(shí)驗(yàn)室研究人員、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人BrettHelms說(shuō)：基于AquaPIM的膜技術(shù)可以加速液流電池的市場(chǎng)開發(fā)。其他研究人員通過(guò)使用我們的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停梢钥焖俚卦u(píng)估電池組件的情況。這可以節(jié)約大量的時(shí)間和資源。

大多數(shù)柵極電池使用的化學(xué)物質(zhì)都是高堿性的，而現(xiàn)在使用的先進(jìn)電池膜（如氟化聚合物膜）卻是為酸性化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)的。Helms介紹說(shuō)，電池膜的成本可以占到電池總成本的15%~20%。論文第一作者、Helms實(shí)驗(yàn)室研究人員MirandaBaran補(bǔ)充說(shuō)：由此可見，以高性能替代品替換氟化膜，是降低液流電池成本的有效方法。

Helms等在前期實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)偕胺肟修飾的電池膜，能使離子在陽(yáng)極和陰極之間快速移動(dòng)。后來(lái)，他們還證實(shí)，AquaPIM膜在堿性電解液中非常穩(wěn)定。這種穩(wěn)定性有效抑制了AquaPIM膜孔的坍塌，使其能維持導(dǎo)電性。

在評(píng)估AquaPIM膜性能時(shí)，研究人員開發(fā)了一個(gè)模型，建立了電池性能與膜性能的聯(lián)系。在該模型的幫助下，研究人員無(wú)需制造出完整的電池設(shè)備，就能預(yù)測(cè)液流電池的壽命和效率。并且，新模型也可以用于其他電池化學(xué)物質(zhì)和電池膜的研究。Helms說(shuō)：一般來(lái)講，你需要等上幾周、甚至幾個(gè)月，才能弄清楚電池的壽命。而我們?cè)O(shè)計(jì)的模型，可以把時(shí)間縮短到幾個(gè)小時(shí)或幾天。

研究人員下一步的計(jì)劃是將AquaPIM膜用于金屬-無(wú)機(jī)物和有機(jī)物-聚合物等類型的液流電池的化學(xué)反應(yīng)。他們預(yù)測(cè)，AquaPIM膜與其他類型的堿性鋅電池也有良好的兼容性。