一种用于制造掺氮石墨烯基商用碳纸电极的无粘结剂水平电泳沉积工艺。@ WMG, University of Warwick
华威大学（WMG）制造工程系与伦敦帝国理工学院（Imperial College London）的研究人员合作提出了一种能够改善混合液流电池性能的方法。这种新方法不仅储电寿命长，而且空间限制小且零排放。在经济方面，该方法的成本仅为现有技术成本的五分之一，具有较好的商用前景。
一层碳纸（纸面朝下）。图片来源：Wikimedia
研究人员在一种无粘结剂电泳技术（EPD）中使用了掺氮石墨烯（暴露在氮等离子体中），并改进了三种混合液流电池。
风能和太阳能是目前主流的可再生能源，但间歇性问题使其无法广泛地并入国家电网。一种潜在的解决方法是使用包括氧化还原液流电池在内的长寿命电池。尽管该方法前景光明，但成本仍是决定是否采用它的关键因素。根据美国能源部的测算，可负担的电网电池成本最高为75英镑/千瓦时，而目前占据主流储电地位的锂离子电池，成本则在130英镑/千瓦时左右。
日前，研究人员提出了一种能够改进混合液流电池及再生燃料电池（RFC）的方法，或能够以现有技术五分之一的成本实现长时间储电，同时具有布设灵活和环境负担小的优点。这种新技术借助一种简单高效的纳米碳添加剂（掺氮石墨烯）电泳沉积法，显著改善了电极在强酸/强碱环境中的寿命和性能，并将碳基电极和低成本电解质（在地球上分布广泛的锰和硫）结合在一起。
该研究团队的研究论文刊载在2020年12月出版的《美国化学学会应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上，论文题为“在碳纸电极上涂覆无粘结剂电泳沉积的掺氮石墨烯并改善混合氧化还原液流电池的电化学性能”。
电泳沉积工艺概念图。1.阳极电极；2.阴极电极；3.胶体粒子。图片来源：wikimedia
华威大学制造工程系的研究人员，同时也是论文主要作者之一的Barun Chakrabarti博士说：
“EPD技术不但简单，而且提高了三种经济型混合液流电池的效率，从而提升了它们在电网储能中得到广泛商用的潜力。”
混合液流电池的总化学成本大约为竞品电池（比如锂离子电池）的1/30。该技术商业化后或被用于存储几天内甚至整个季度中风能或太阳能转化出的电力，成本约15英镑/千瓦时。电池对于电网负载均衡应用也十分有效——得益于功耗和能量独立的特点，这些电池的设计非常灵活。
混合液流电池的能量密度，尤其是多硫化物/空气系统（S-Air），比抽水蓄能技术高500倍。同时，这种方法占地面积也更小，可以方便地部署在所有可再生能源站附近。
翻译：张宇哲
审校：董子晨曦
引进来源：华威大学
本文来自：中国数字科技馆
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