斯坦福大學的工程師們，剛剛打造了一種可在室溫下保持液態的金屬混合物，並將之用於一款新型液流電池 —— 其特點是可擴充套件、安全、高效、並且廉價。

在液流電池中，陰極和陽極呈流體形式、並保持在外部罐體中，以便在需要時泵入主電池。

在那裡，兩種液體被膜隔開；當充電或釋放能量的時候，即可選擇性地允許它們交換電子。

【左起為：斯坦福大學博士生 Geoff McConohy、Antonio Baclig、Andrey Poletayev 。攝影 / Mark Goled】

液流電池裝置有望成為未來大規模能量儲存的首選方案，但此前使用的化學品通常有毒、昂貴、且難以處理。

為了設計新型液流電池，斯坦福大學團隊使用了獨特的材料組合，以克服這些問題。

首先，用作電池負極的流體換成了鈉鉀合金。這種混合物在室溫下仍呈液態，理論能量密度可達到傳統方案的 10 倍。

而在電池的陽極，研究團隊也測試了四種不同的水基液體。

【鈉鉀合金是一種在室溫下呈液態的金屬，可用於高壓液流電池】

第二種新材料的運用，藏身在電池內部的膜中。研究團隊使用了鉀和氧化鋁製成的陶瓷膜，在保持正負流體分離的同時、仍允許電流在它們之間流動。

團隊開發的原型，已證明了數千小時的執行穩定性。

【研究配圖 - 1：電池原理與電壓介紹】

論文合著者 Antonio Baclig 表示：

新電池技術可滿足許多不同的效能指標，透過進一步的工作，我們有望實現成本、效率、尺寸、壽命、安全性等方面的均衡。

研究人員稱，將來團隊可以嘗試調節膜的厚度、或者使用非水性液體作為電池的陽極。

【研究配圖 - 2：鈉鉀-氧化鋁的穩定性和相容性】

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《焦耳》（Joule）期刊上。原標題為：

《High-Voltage, Room-Temperature Liquid Metal Flow Battery Enabled by Na-K|K-β″-Alumina Stability》

資源和環境將是最終制約人類社會發展的決定因素。為了整個社會的可持續發展，充分開發和利用可再生能源已成為十分迫切的要求，而與之配套的具有一定規模的電化學儲能裝置則是實現可再生能源發電的重要途徑。

到目前為止，人們已提出和開發了多種儲能技術，主要可分為物理儲能和化學儲能兩大類。化學儲能，主要包括各種蓄電池和電解水制氫儲氫燃料電池發電。蓄電池中的鋰離子電池、鈉硫熔融電池、鉻鎳電池及超級電容器等也不適於用作大規模的蓄電技術。縱觀不同型別的化學蓄電池，液流電池將會以其自身的顯著特點而成為規模蓄電的最佳選擇。

作為一種較大型蓄電設施，液流電池的儲能規模介於電網和各種行動式電池之間，正好可填補大型電網和小型電池間的空白。因而在很多領域可發揮其獨特的作用。如液流電池可實現區域供電，在一個獨立的地域空間自行配備穩定供電設施並離網執行；液流電池也可用於電網調峰電網的用電負荷，在白晝是一個用電高“峰”，在夜間則是一個用電低“谷”，“谷”期的負荷甚至不及“峰”期的一半。在電力緊張時，“峰”期須拉閘限電，影響正常的生產和生活。而在“谷”期，電站則要降低發電機的功率。降低發電機的功率，對於水力發電和火力發電而言，在一定程度上可以做到，但這等於閒置了很大規模的發電機組，使得發電的成本增高。

核電站適宜恆定功率執行，很難調低發電機的功率，因此更需加強電網的“峰谷”調節功能；液流電池還可用作重要軍事設施的應急電源和重要部門

非常時期的備用電站。現代戰爭某種意義上講是數字化、資訊化戰爭，軍事基地和指揮部門等不能有須奧斷電，因此應急備用電源是軍事設施必要的裝備之一，目前使用的柴油機發電，噪音大、紅外輻射強，不利於隱蔽。常規潛艇所用鉛酸電池的比能量低限制了潛行航程，充放電迴圈壽命短降低了潛艇的作戰能力。

目前，國際工業發達國家均將大規模高效蓄電技術的研究作為其政府高科技研究計劃的主要內容之一。例如日本的“新Sunny計劃”美國的“DOE專案計劃”及歐盟的“框架計劃”都將儲能技術作為研究重點。英國、日本及美國等國家也已經建造了MW級示範演示系統。