美國能源部太平洋西北國家實驗室團隊在一種新的電池設計中，創新性地將水處理設施中使用的一種常見化學品用于大規模儲能。這一設計為造出安全、經濟的水基液流電池開辟了新途徑，同時該電池由儲備豐富的材料制成，為將風能和太陽能等間歇性能源納入國家電網提供了可能。研究成果發表在最新的《自然-通訊》上。

研究人員正在組裝一個測試液流電池裝置。 圖片來源：安德里亞·斯塔爾/美國太平洋西北國家實驗室

此次實驗室規模的新鐵基電池，在連續1000次充電循環中表現出顯著的循環穩定性，同時保持其最大容量的98.7%。相比之下，先前類似鐵基電池在更少的充電周期內，充電容量會下降兩個數量級。

鐵基液流電池將能量儲存在一種獨特的液體化學物質中，稱為含氮三膦酸酯、次氮基三甲基膦酸（NTMPA）。該物質能將帶電鐵與中性pH值的磷酸鹽基液體電解質或能量載體相結合。至關重要的是，該物質在工業上可大量獲得，因為它通常被水處理廠用于抑制腐蝕。

液流電池由兩個腔室組成，每個腔室都充滿不同的液體。電池通過電化學反應充電，并以化學鍵的形式儲存能量。當連接到外部電路時，它們會釋放能量，從而為電氣設備供電。

液流電池可作為電網的備用發電機，是可再生能源儲能脫碳戰略的關鍵支柱之一。它們的優點是能以任何規模建造，從實驗室工作臺規模到城市街區的大小均可。

研究團隊的初始設計能量密度可以達到9瓦時/升，相比之下，商業化的釩基系統的能量密度為25瓦時/升。但用地球上儲量豐富的材料構建的新系統，可輕松進行擴展以提供相同的能量輸出。