在發表於美國化學學會（ACS）《能源快報》上的一篇文章中，哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員，介紹了他們開發的一套新型液流電池。通過將能量儲存在中性酸鹼（pH）的有機溶劑中，這種無毒、無腐蝕性的電池不僅具有極長的使用壽命，且有望顯著降低成本。

由化學與能源材料技術教授們帶領的這項研究，旨在提供可運行十多年、且只需最少維護的液流電池。

作為風能和太陽能等清潔可再生、但間歇性的能源的一種極具前途的儲能解決方案，液流電池可將能量儲存在外部儲罐的溶液中—— 儲罐也大，儲存的能量就越多。

問題在於，現如今的液流電池，會在經歷多次充放電循環後出現儲能容量下降的問題，因而需要定期維護電解質以恢復容量。

好消息是，通過改變正負極電解質溶液中使用的分子結構、使之可溶於水，哈佛團隊得以設計出每千次循環僅損失1% 容量的電池。

材料與能源技術教授Michael Aziz 指出——“鋰離子電池甚至無法經受上千次的完整充放電循環”。

化學與材料科學教授Roy Gordon 補充道—— 通過將電解質溶解在中性液體中，我們打造出了一種可長期放置於地下室的持久電池。

就算它灑在地板上，也不會腐蝕掉混凝土。得益於這一介質特性，你可使用更實惠的材料來製造電池組件—— 比如水箱和水泵。

降低儲能成本的重要性不言而喻，因為美國能源部（DOE）已經設定了一個目標—— 即打造一種每kWh 不到100 美元的儲能電池。

在此基礎上，風能與太陽能將獲得相較於傳統發電廠更強的競爭力。Michael Aziz 表示：

如果你能接近這個成本目標，那就意味著改變了世界。將電池放在這麼多地方，將變得更具成本效益，而這項新研究使我們距離實現這一目標又近了一步。

一種水性有機和有機金屬氧化還原液流電池

美國能源部電力辦公室儲能研究主任Imre Gyuk 說道：

這項關於水溶性有機電解質工作的重要性，在於為將來的電池研髮指明了一個更有意義的方向。

該電池可極大地提升循環壽命、並顯著降低成本，我希望高效、持久的液流電池，會成為電網基礎設施的一部分。

研究一作、博士後研究員Eugene Beh 稱：

設計電池的關鍵，首先是弄清楚為什麼以前的分子在中性溶液中降解如此之快。

通過確定負極電解質中的紫晶（viologen）分子是如何分解的，我們得以修改其分子結構、以使其更具彈性。

接下來，研究團隊選擇了將二茂鐵（一種以其電化學特性而聞名的分子）作為正極電解質。

ferrocene 非常適合儲存電荷、但完全不溶於水，其已被用於其它含有易燃、且昂貴的有機溶劑的電池。

不過通過以與viologen 相同的方式對其分子加以功能化，研究團隊得以將不溶性分子、轉變為可穩定循環的高度可溶性分子。

Michael Aziz 表示：“水溶性ferrocene 代表了一種全新的液流電池分子”。

中性pH 值特別有助於降低分隔電池兩側的離子選擇性膜的成本。相比之下，如今大多數液流電池都使用了昂貴的聚合物，這些聚合物可以承受電池內部的腐蝕性化學物質。

然而在成本佔比上，它們多到可佔設備總成本的1/3 。由於膜兩側基本上都是鹽水，因此新型液流電池可用廉價的碳氫化合物來代替昂貴的聚合物。

最後，在哈佛大學技術研發辦公室（OTD）的協助下，研究團隊正在與幾家公司合作。

OTD 已經提交了一系列有關液流電池技術創新的待批專利，並期待擴大工業應用技術、以及優化膜和電解質之間的相互作用。