話題背景

據(jù)國外媒體報道，目前，美國麻省理工學院機械工程副教授卡倫·布伊與研究小組最新設計出一種新型可充電流體電池，無須依賴于造價高昂的間隔膜來生成和存儲電能。流體電池原型每平方厘米產(chǎn)生的能量是其他間隔膜電池系統(tǒng)的3倍，其功率密度以數(shù)量級高于多數(shù)鋰離子電池和其他商業(yè)和實驗能量存儲系統(tǒng)。這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《自然通訊》雜志上。

可再生能源正逐漸由輔助能源變?yōu)橹鲗茉?。但由于可再生能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定和不可控的非穩(wěn)態(tài)特性，使得可再生能源的普及應用需要配置大規(guī)模(功率大和容量大)儲能技術。因此，大規(guī)模儲能技術是當前國內(nèi)外的研究熱點。

判斷大規(guī)模儲能技術市場前景如何，必須同時兼顧3個方面：1. 安全性﹔2. 生命周期的經(jīng)濟性﹔3. 生命周期的環(huán)境負荷。尤其需要注意的是，對于大規(guī)模儲能技術而言，由于輸出功率和儲能容量大，發(fā)生安全事故或者環(huán)境友好性不好，會造成嚴重的危害和重大損失。

近幾年來人們提出了多種可充電液流電池或流體電池，如鋰離子流體電池、氫氯流體電池、氫溴流體電池等。特別是氫氯流體電池、氫溴流體電池國內(nèi)外有許多單位都在研究。近年來，研究人員也提出了多種不需要離子交換膜的液流電池。

如中國工程院院士楊裕生的研究團隊開發(fā)的鋅鎳單液流電池體系。英國南安普頓大學Derek Pletcher研究團隊開發(fā)了鉛酸單液流電池體系等，這些體系與已達到實用化技術成熟度的全釩液流電池相比，僅僅是在某一個方面有一些優(yōu)勢或有一些創(chuàng)新。但是在綜合性能方面還有很多問題。

卡倫研究團隊最近在《自然通訊》雜志上發(fā)表的氫溴燃料電池，利用在直接甲醇燃料電池中已有相關研究的層流原理的兩相流技術，通過電池結構創(chuàng)新，省略了容易被反應生成物氫溴酸腐蝕的正、負極之間的隔膜。

由于以杜邦公司的Nafion離子交換膜為代表的全氟磺酸膜價格昂貴。所以有一種誤解，認為電池只要使用隔膜成本就會很高，其實鉛酸電池隔膜和國產(chǎn)的鋰離子電池多孔隔膜和全釩液流電池用非氟離子傳導膜成本都很低。

另外，從電池正負極活性物質、反應產(chǎn)物特性及反應特點分析，卡倫團隊研發(fā)的這種電池能否有應用價值，尚有一系列科學和技術難題有待突破。

首先是電池中使用了溴。溴是具有刺激性氣味的發(fā)煙揮發(fā)性液體，其煙霧能強烈地刺激眼睛和呼吸道，對多數(shù)金屬和有機物均有侵蝕作用。具有毒性。其二，電池反應生成物氫溴酸具有強酸型和與鹽酸相似的刺激味。除鉑、金等貴金屬外，對其他金屬皆有腐蝕性，生成金屬溴化物。其三，電池反應需要消耗氫氣，氫氣的來源問題有待解決，如果以電解水制氫，產(chǎn)生1個標準立方米的氫氣需要4kW​​h(度)電，而1個標準立方米的氫氣通過燃料電池發(fā)電，僅能發(fā)不到 1.5 kWh(度)電。所以，這種電池的能量效率將會很低。

綜上所述，從氫溴燃料電池本身特性而言，仍然有很多關鍵問題尚須解決，有無應用價值仍然需要進一步的研究才能判斷。