液流電池——儲能家族綠巨人

    風能、太陽能等可再生能源的發展聚集了太多關注，被賦予了太重使命，但可再生能源受自然因素影響，真可謂是“給點陽光就燦爛，給點微風就亂顫”。

    燥熱無風的夏日夜晚，人們真正需要電能以安眠之時，靠風能太陽能發電就是癡人說夢了。是否有相應的能量儲備設施把清潔能源存儲起來，隨時供能？液流電池，絕對是綠色儲能的得力助手。

    鉛酸電池、鎘鎳電池、鋰離子電池、氫鎳電池……電池可謂走過了二萬五千里長征，種類多得漸欲迷人眼。液流電池最早于1974年由美國科學家ThallerL.H.提出并申請專利，其儲能規模介于電網和各種便攜式電池之間，恰好填補大型電網和小型電池間的空白，但也有一定限制，在液流電池中用于儲存的化學物質不是價格昂貴就是難以保存。例如，釩氧化還原液流電池中，因為釩價格高昂，使得每千瓦時的存儲成本很高；鈉硫電池運行時內部成分成熔融狀態，要求容器耐高溫。

   液流電池PK傳統蓄電池

    近些年發展的液流電池憑借其經濟環保高效的優勢，越來越受到人們青睞。液流電池是一種高性能可再充電的電池，活性物質以液體形式儲存在電池體外，既是電極活性物質也是電解質溶液。由于電池的容量是由電池中的活性物質量直接決定的，所以液流電池容量很大；其正負極電解液被分裝在兩大儲液罐中，通過循環泵在電池內外循環流動，載體為液體，在離子交換膜兩側的電極上分別發生還原和氧化反應以產生電流。

    全釩離子液流電池是液流電池一個典型代表，功率大小取決于電堆，容量取決于電解液，電堆與液罐分離使釩電池有可能成為城市電動公共汽車的主要能源。全釩離子液流電池的充放電反應為液相反應，不包含復雜的固相變化，深放電達100%且對電池組無危害，貯存壽命長，擴容簡易，并且可以快速充電。

    相比之下，在汽車和移動設備中所常見的固態電極電池就遜色得多，活性物質是被包裹在固態電極之內，載體為固體，其容量受到了限制。這樣在電耗光之前只能保持不到一小時的峰值放電功率。例如，要存儲一個一兆瓦的風力渦輪機在50小時內所發的電量（50兆瓦時，或5萬千瓦時的電），一種可行的解決方案是買一個50兆瓦時能量存儲的固體電極電池。然而只需要1兆瓦能量卻要花錢買電容為50兆瓦的電池，太不劃算了吧？

    領跑前沿的液流電池

    哈佛大學的工程師和化學家正在研發一種新型液流蓄電池，這種電池技術讓人們看到綠色儲能的大好前景：成本效益高，成本低廉，安全綠色不損害生態環境。研究帶頭人邁克爾·阿齊茲表示使用某種特定有機小分子是技術關鍵，而這些小分子可以在植物中找到，以極低的價格人工合成，室溫下即可存儲；此外，它們可以在儲能所需的化學狀態中高效循環。新一代液流電池可以用于局部能量存儲方面，如在房頂配有太陽能板的住宅或辦公室的地下室里，或者直接并入風場和太陽場，在邊遠地區，這項儲存太陽能的技術甚至可以超過鉛酸蓄電池。

    此外，科學家得到啟發，將鋰離子電池的綠色環保和高能量密度特點與液流電池的輸出功率和儲能容量可獨立設計的優勢相結合，設計出新型儲能電池——鋰離子液流電池。鋰離子液流電池是最新的一種化學電池技術，它綜合了鋰離子電池和液流電池的優點，是一種輸出功率和儲能容量彼此獨立、能量密度大、成本較低的新型綠色可充電池，目前處于技術原理研究和基礎技術開發階段，相關技術研究與發展有望開辟一類安全、環保和低成本的新型儲能電池路線，并在未來廣泛應用于新能源電網的儲能系統。 ▇