哈佛的一支科學(xué)家及工程師團(tuán)隊(duì)向人們展示了一種充電電池，它可儲存諸如太陽能、風(fēng)能這樣的間歇能源，使家庭及商業(yè)的電能儲存變得安全且成本效益高。
間歇的自然風(fēng)或陽光，與各種各樣的電力需求不能相稱，這對從可再生資源獲取大部分電力造成了極大障礙。這一問題可以得到解決，即在不刮風(fēng)、不出太陽時(shí)用成本效益高的方式儲存并長期輸送電力。
這一電池運(yùn)作時(shí)，其中的化合物負(fù)責(zé)收集、釋放電子，它們是由便宜且儲藏豐富的元素（碳、氧、氮、氫、鐵、鉀）組成的，這些化合物無毒、不易燃、獲取容易，因此比其他的電池系統(tǒng)更安全也更便宜。
“這類化學(xué)物質(zhì)我能安心放在自家地下室里，”邁克爾.J·阿齊茲說道，他是哈佛大學(xué)-工程學(xué)及應(yīng)用科學(xué)保爾森學(xué)院的材料及能源技術(shù)教授。“這些材料無毒、便宜、豐富且溶于水，意味著很安全——不易燃，在有人的地方儲藏大量電力資源時(shí)這極其重要。”
這一新電池化學(xué)過程是由博士后研究員邁克爾·馬沙克（Michael Marshak）及研究生林開祥（音譯）發(fā)現(xiàn)的，論文合作者羅伊·戈登（Roy Gordon）也參與了研究，他是哈佛大學(xué)化學(xué)及材料科學(xué)教授。
戈登說：“我們將一種普通有機(jī)染料與一種便宜的食品添加劑合在一起，使電池電壓相比于之前的材料大約提高了50%。”這些發(fā)現(xiàn)“將第一次為液流電池提供高性能、不易燃、無毒、無腐蝕性且低廉的化學(xué)原料。”
與固體電極電池不同，液流電池是由裝在外部容器里的液體儲存電量的，這與燃料電池類似。容器（決定了電容量），以及輸送液體的電化學(xué)轉(zhuǎn)換硬件（決定了峰值功率容量），都可以調(diào)節(jié)大小。可以人為地通過增加容器的尺寸來提高儲存的電量，因此與傳統(tǒng)電池系統(tǒng)相比，以更少成本就能存儲更大的電量。
多數(shù)液流電池設(shè)計(jì)中，電解質(zhì)中的活躍成分是金屬離子，比如溶于酸的釩離子。這些金屬可能很昂貴、有腐蝕性、很難控制，且活動滯緩，導(dǎo)致發(fā)電低效。去年，阿齊茲和他的哈佛同事展示了一種液流電池，用叫做“醌類”的有機(jī)分子（炭基）替代了金屬離子，醌類很豐富，是一種自然產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，在光合作用和細(xì)胞呼吸等生物過程中至關(guān)重要。水溶液中的醌類組成電池的負(fù)極電解質(zhì)，而正極則由傳統(tǒng)的含溴電解質(zhì)組成。這項(xiàng)高性能、低成本的新技術(shù)，哈佛大學(xué)已經(jīng)批準(zhǔn)給一家歐洲公司使用了，電器的可擴(kuò)展電網(wǎng)級別電力存儲問題有望得到解決。
但是溴易揮發(fā)、具有毒性，所以最適宜的情況是，訓(xùn)練有素的專家在安全防護(hù)下使用這類電池。
所以，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開始尋找一種具有儲存優(yōu)勢的新方案，即便宜、持久、有效，在家庭和商業(yè)中都能安全運(yùn)用的化學(xué)物質(zhì)。《科學(xué)》期刊上今天發(fā)表的論文中稱，他們的新電池把溴換成了無毒、無腐蝕性的物質(zhì)，即亞鐵氰化物。
科羅拉多大學(xué)波德分校的化學(xué)副教授，論文合作者馬沙克說：“這個(gè)詞里有‘氰化物’，聽起來很不好，氰化物會與人體內(nèi)的鐵元素緊密結(jié)合，使人喪命。但在亞鐵氰化物里，它已與鐵綁定了，因此是安全的。亞鐵氰化物實(shí)際上是一種常用的食品添加劑，也是一種肥料。”
在堿性而非酸性溶液中，亞鐵氰化物極易溶解且很穩(wěn)定，所以哈佛團(tuán)隊(duì)將之與一種醌類化合物配對使用，此醌類在堿性環(huán)境下可溶且穩(wěn)定，而去年他們研發(fā)的電池則使用了酸性溶液。
使用堿溶液還有其他一些優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)闊o腐蝕性，這種液流電池系統(tǒng)里的成分可以用更簡單且便宜許多的材料來包裝，比如塑料。
羅伯特.F·賽文奈爾（RobertF. Savinell），凱斯西儲大學(xué)杰出教授、工程學(xué)教授，他也認(rèn)為此技術(shù)與其他液流電池設(shè)計(jì)理念相比，具有諸多優(yōu)勢，包括“原料可持續(xù)使用，成本可以很低，實(shí)際功率密度下高效發(fā)電，操作安全簡單。”他還說：“這一液流電池理念的研發(fā)和擴(kuò)展周期應(yīng)縮短，以利于快速商業(yè)應(yīng)用。”
哈佛的技術(shù)研發(fā)部與此研究團(tuán)隊(duì)正緊密協(xié)作，要探明復(fù)雜的電能儲存市場，并為了這一新化學(xué)技術(shù)的商品化，而與實(shí)力雄厚的公司建立合作關(guān)系。
電池儲能的需求既是由經(jīng)濟(jì)因素也是由制度因素決定的。在美國有些州，正如世界其他地方，如果電力需求不夠，電能得不到即刻使用，而又得不到存儲，那么太陽能電池板里的電能就浪費(fèi)了。在許多州，用戶有權(quán)以用戶費(fèi)率售賣屋頂太陽能板里生產(chǎn)的電能，此費(fèi)率是一項(xiàng)名為“電價(jià)扣減net metering”的方案中規(guī)定的。這些情況下，用戶沒什么動機(jī)去安裝電池。但是威廉.W·霍根（哈佛大學(xué)肯尼迪學(xué)院的全球能源政策教授）認(rèn)為，這些政策最后將是“不經(jīng)濟(jì)、不可持續(xù)的”。且隨著愈來愈多的家庭安裝太陽能電池板，就不太需要從用戶那里購買電能了?；舾A(yù)測，安裝光電板的用戶最終會失去賣出電能以降低電費(fèi)的優(yōu)惠。如果這發(fā)生了，用戶們就有動機(jī)去購買電池儲能裝置了。
由阿齊茲及其哈佛同事研發(fā)的液流電池設(shè)計(jì)，其可能的優(yōu)勢是成本較低，且與鋰電池相比，可較長時(shí)間維持峰流功率。阿齊茲說：“這將有大潛能，因?yàn)楣夥l(fā)電增長正迅速。云朵飄過你家的太陽能發(fā)電裝置，嗖地一下發(fā)電量就降低了。云朵飄走后，發(fā)電量一下又上升了。應(yīng)付這個(gè)情況最好的方法是安裝電池。”
