史丹佛大學推出改變遊戲規則的電網儲能液體燃料技術
由於太陽能和風能的波動，加州在向再生燃料過渡時需要新的電力儲存技術。由羅伯特-韋茅斯（Robert Waymouth）領導的史丹佛大學團隊正在開發一種利用液態有機氫載體（LOHC）在液體燃料中儲存能量的方法，重點是在不產生氫氣的情況下在異丙醇中轉換和儲存能量。
史丹佛大學的科學家正在開發新的異丙醇生產催化系統，以優化能量的維持和釋放，從而改善液體燃料的儲存方法。隨著加州向再生燃料的快速轉型，它需要能夠為電網儲存電力的新技術。太陽能發電量在夜間和冬季都會下降。風能則時好時壞。因此，該州在很大程度上依賴天然氣來平抑再生能源電力的高低起伏。
人文與科學學院羅伯特-埃克斯-斯溫（Robert Eckles Swain）化學教授羅伯特-韋茅斯（Robert Waymouth）說：”電網使用能源的速度與你產生能源的速度相同，如果你當時沒有使用它，而你又無法儲存它，就必須把它丟掉。
韋茅斯正帶領史丹佛大學的一個團隊探索一種新興的再生能源儲存技術：液態有機氫載體（LOHCs）。氫氣已被用作燃料或發電手段，但氫氣的儲存和運輸非常棘手。
「我們正在開發一種在液體燃料中選擇性轉換和長期儲存電能的新策略，」《美國化學學會雜誌》上詳細介紹這項工作的研究報告的資深作者韋茅斯說。 “我們還發現了一種新型的選擇性催化系統，可以在不產生氣態氫的情況下將電能儲存在液體燃料中”。
液體電池
用於為電網儲存電力的電池，以及智慧型手機和電動車電池都使用鋰離子技術。由於儲能規模龐大，研究人員仍在繼續尋找能夠補充這些技術的系統。
這些候選物質包括低濃度氫氧化物，它可以利用催化劑和高溫儲存和釋放氫氣。有朝一日，LOHC 可以廣泛發揮”液體電池”的功能，儲存能量並在需要時高效地將其作為可用燃料或電力返回。
韋茅斯團隊研究將異丙醇和丙酮作為氫能儲存和釋放系統的成分。異丙醇（或稱擦拭用酒精）是一種高密度液態氫，可以透過現有基礎設施儲存或運輸，直到將其用作燃料電池的燃料，或在不排放二氧化碳的情況下釋放氫氣以供使用。
然而，用電生產異丙醇的方法效率很低。水的兩個質子和兩個電子可以轉化為氫氣，然後催化劑可以用氫氣生產異丙醇。韋茅斯說：”但在這個過程中，你並不想要氫氣。它的單位體積能量密度很低。我們需要一種方法，在不產生氫氣的情況下，直接用質子和電子製造異丙醇。
這項研究的第一作者丹尼爾-馬龍（Daniel Marron）最近剛完成了史丹佛大學的化學博士學位，他確定瞭如何解決這個問題。他開發了一種催化劑系統，可將兩個質子和兩個電子與丙酮結合，從而選擇性地生成LOHC 異丙醇，而不會產生氫氣。他使用銥作為催化劑實現了這一目的。
一個關鍵的驚喜是，二茂鈷是一種神奇的添加物。二茂鈷是一種非貴金屬鈷的化合物，長期以來一直被用作簡單的還原劑，價格相對低。研究人員發現，在這一反應中，二茂鈷作為助催化劑的效率非同一般，它能直接向銥催化劑提供質子和電子，而不是像先前預期的那樣釋放氫氣。
根本的未來
鈷已經是電池中的常見材料，需求量很大，因此史丹佛大學的研究團隊希望他們對二茂鈷特性的新認識能幫助科學家為這個過程開發其他催化劑。例如，研究人員正在探索更豐富的非貴重地球金屬催化劑，如鐵，以使未來的LOHC 系統更加經濟實惠和可擴展。
韋茅斯說：”這是基礎科學，但我們認為我們已經找到了一種新策略，可以更有選擇性地將電能儲存在液體燃料中。”
隨著這項工作的發展，人們希望LOHC 系統能夠改善工業和能源產業或單一太陽能或風能農場的能源儲存。儘管幕後工作複雜而具有挑戰性，但正如韋茅斯所總結的那樣，這個過程實際上非常優雅：”當擁有有多餘的能量，而電網又沒有需求時，就它儲存起來。當需要這些能量時，就可以將其作為電能返回。
編譯來源：ScitechDaily