隨著世界向風能和太陽能等可再生能源轉型，科學家們已將氧化還原液流電池裝置，視作可滿足未來能源存儲需求的解決方案的一部分。不過要在性能和可持續性方面得到更大的改善，還有許多前置工作要先完成。好消息是，來自美國太平洋西北實驗室（PNNL）的一支研究團隊，剛剛證實了蠟燭中廣泛使用的一種化合物，可被用於緩解現代能源儲存的挑戰。

將在PNNL 園區內建造的電網儲能技術研發測試大樓（渲染圖）

來自美國能源部的科學家們，已經通過利用蠟燭中常見的一宗化合物，來化解當前電池設計的兩大短板。在提升能量密度的同時，還有效地延長了電池的使用壽命。

所謂的氧化還原液流電池，被認為是存儲間歇性能量（比如風能/ 太陽能）的良好候選。與在電極材料中存儲能量的鋰離子電池不同，前者可將能量存儲在擁有巨大外部容器的液體電解質中。

新方案有助於提升電網恢復能力，並將能源中斷的發生率降至最低（來自：PNNL）

氧化還原液流電池的這一特點，使之能夠通過簡單地增加儲罐的大小來提升儲能潛力。對於無法按需生成、且通常需要後備設施提供支撐的可再生能源來說，可謂是再合適不過。

不過在將這套裝置與電網設施打通之前，研究人員還需努力消除當前設計中暴露的某些缺陷。

科學家Ruozhu Feng 展示新型氧化還原液流電池（圖自：PNNL / Andrea Starr 攝）

據悉，大多數氧化還原液流電池都依靠金屬釩來促進電子的轉移，以在充放電過程中確保相當高的可靠性。但由於開採成本過於高昂，科學家們也一直在努力探索如何用更加環保、且低成本的有機材料來替代。

好消息是，近期我們在這方面看到了一些有意義的進展，比如有研究團隊在其中摻入蝦殼中提取的化合物、有機聚合物、乃至鹽水。現在，PNNL 實驗室又揭示了源於蠟燭的一種前景光明的候選化合物。

芴酮此前已在諸多領域得到過應用（圖自：PNNL / Xin Zhang 攝）

這種有機化合物被稱作芴酮（Fluorenone），此前已被用於LED、光伏電池板等產品，且有助於讓蠟燭聞起來更香。有趣的是，現在它又被PNNL 研究人員用於改善氧化還原液流電池的性能。

通常情況下，芴酮的水溶性並不高，且無法輕易接受和提供電子。但通過複雜的化學處理，研究人員得以克服這些缺點，並將之成功地運用用於水基的氧化還原液流電池。

研究作者Wei Wang 表示：“通過成熟的分子工程技術，我們將一種被廣泛認為不可能使用的材料，成功轉變成了可用於儲能設施的良好材料，為我們敞開了通向探索重要化學性質的新大門”。

Xin Zhang 在LED 中應用芴酮的經驗，也對本次研究提供了幫助（圖自：PNNL / Andrea Starr 攝）

研究發現，芴酮在水基電解質中進行必要反應的能力，與其濃度有很大的關係，目前團隊正在著手敲定最佳的配方。原型液流電池的僅有郵票差不多大小，但能夠持續運行120 天、涉及1111 個循環充電週期。

即便如此，其損耗仍不到初始容量的3%，顯示出了較其它有機液流電池更長的使用壽命。目前研究團隊已為新電池設計申請了專利。展望未來，研究團隊還希望將新型氧化還原液流電池的能量密度，翻番到釩基電池方案的兩倍以上。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《科學》（Science）雜誌上，原標題為《Reversible ketone hydrogenation and dehydrogenation for aqueous organic redox flow batteries》。