双膜电池具有解锁可再生能源长期储能的潜力

由工程师和化学家组成的团队发明了一种聚硫化物-空气氧化还原液流电池(PSA RFB)，这种双膜设计克服了这种大型电池的主要问题。根据该团队的说法，这打开了储存来自可再生能源的多余能量的潜力。这项研究发表在自然通讯．

在氧化还原液流电池中，能量储存在液体电解质中，在充放电过程中通过化学反应流过电池。储存的能量是由电解液的体积决定的，这使得这种设计很容易扩大规模。缺点是，用于传统氧化还原液流电池的钒电解质价格昂贵，而且主要来自中国或俄罗斯。

在奈杰尔·布兰登教授和安东尼·库切纳克教授的带领下，该团队致力于使用广泛可用的低成本材料的替代品。他们的方法是用液体作为一种电解质，用气体作为另一种电解质——在这种情况下是多硫化物和空气。多硫化物-空气电池的性能是有限的，因为没有一种膜可以完全保证化学反应的发生，同时还能防止多硫化物进入电池的其他部分。

来自帝国理工大学地球科学与工程系的欧阳梦正博士在一份声明中说:“如果多硫化物越过空气一侧，那么你就会从一侧失去物质，这会减少那里发生的反应，抑制另一侧催化剂的活性。”这会降低电池的性能，所以这是我们需要解决的问题。”

研究人员设计的替代方案是使用两层膜将多硫化物和空气分离，中间是氢氧化钠溶液。根据Imperial公司的说法，该设计的优势在于，包括膜在内的所有材料都相对便宜且广泛可用，而且该设计为可使用的材料提供了更多的选择。

与迄今为止从多硫化物-空气氧化还原液流电池中获得的最佳结果相比，新设计能够提供高达每平方厘米5.8毫瓦的功率。

作为他们工作的一部分，该团队进行了成本分析，计算出能源成本——存储材料的价格与存储的能量有关——大约为每千瓦时2.5美元。

电力成本——与电池中膜和催化剂的价格相关的充放电速率——被发现约为每千瓦1600美元，这比大规模储能的可行性要高，但研究小组认为进一步的改进是可以实现的。

工程学院院长奈杰尔·布兰登教授说:“我们的双膜方法非常令人兴奋，因为它为这种电池和其他电池开辟了许多新的可能性。为了使这种方法在大规模存储中具有成本效益，需要对性能进行相对适度的改进，这可以通过改变催化剂以增加其活性或进一步改进所使用的膜来实现。”

通过化学系Anthony Kucernak教授的催化剂专业知识，以及化学工程系的Qilei Song博士对膜技术的研究，该领域的工作已经在团队中进行。

衍生公司RFC电力有限公司的成立是为了开发基于该团队研究的可再生能源的长期存储，如果这种新设计得到改进，该公司将把这种新设计商业化。

这项研究得到了英国研究与创新工程和物理科学研究委员会以及欧洲研究委员会的资助。