發電與儲能一機搞定，科學家研發太陽能液流電池混合系統

2020-08-19 有材有料有材料


太陽能-電池儲能系統是當今滿常見的再生能源組合，我們可以運用鋰離子電池儲存太陽能多餘電力，達到穩定電網、削峰填谷功用，移轉白天太陽能電力到夜間使用，而現在太陽能也有另一個合作夥伴，美國威斯康辛大學麥迪遜分校組成的跨國團隊就研發出高效，且長時間儲存電力的太陽能液流電池混合系統。

美國威斯康星大學麥迪遜分校、猶他州立大學、澳大利亞新南威爾斯大學聯合小組本月在世界知名期刊《Nature》上發表了題為：High-performance solar flow battery powered by a perovskite/silicon tandem solar cell的文章。

該團隊結合鈣鈦礦-矽串迭型太陽能電池（如下圖）以及氧化還原液流電池，其中串迭型電池就是透過不同材料、吸收不同波長的太陽能電池，也因如此，轉換效率比其他太陽能電池還要高；液流電池則是多由兩個電解質槽組成，充放電時電解質會被幫補到中間的發電室，發電室也會以薄膜隔開兩種溶液、形成兩個電極，最後產生離子交換來發電，儲電時間比一般的鋰離子電池儲能系統更長。

根據威大的研究，太陽能電力會幫液流電池其中一個電解質槽充電，將電力儲存在液體中，需要用電時再驅動液流電池系統。為了找出液流電池最理想電壓，團隊也開發出群新的建模方法：尋找在理想電壓下正常運作的化學物質，直接搜尋滿足實驗需求的化學品，盼最大程度地提高效率。

該團隊的液流電池電解質也跟過去不一樣，主要採用含鹽有機化合物水溶液，無需貴金屬做催化劑也不含強酸，這種神奇的電解質在好幾百小時和數百次充放電循環後仍可維持高效率，保留其大部分容量，使用壽命也比先前的技術還要長。

新型太陽能液流電池可以從陽光中收集能量並將其以液體形式存儲在一個設備中

整體來說，新系統使用壽命長且效率高達 20%，為最高紀錄，先前該團隊的研發太陽能液流電池效率只有14%，還採用較為昂貴的太陽能電池材料，也存有腐蝕問題影響太陽能液流電池使用壽命。團隊首席研究員 Song Jin 表示，我們可以在白天擷取太陽 20% 能量，或是在晚上使用先前存起來的 20% 太陽能。

該小組將繼續開發太陽能液流電池，希望能再次提高效率，最終實現降低成本、擴大規模，團隊認為這種系統優勢多多，不僅能用太陽能板將日光轉換成電力，液流電池的長時間儲能也是一大優勢，雖然說太陽能液流電池距商業化還有一段距離，但可以為偏鄉地區的用電與儲電一臂之力。

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