美国研究人员开发出大幅降低液流电池成本的离子交换膜

据外媒报道，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员日前宣布，已经成功开发一种可以大幅降低液流电池成本的离子交换膜。这种名为AquaPIM材料是一种具有离子选择性和内在微孔的水相容的聚合物，并具有可调的厚度和高电导率。

研究人员表示，这种离子交换膜可以大幅降低液流电池的生产成本，并将加速可再生能源发电设施与电网整合。

在研究人员发表的一篇名为《无交叉含水电化学装置的内在微孔性聚合物膜的设计规则》论文中，表明这种离子交换膜可以取代价格高昂的氟化聚合物材料。通常离子交换膜的成本占液流电池成本的15％～20％。

研究人员指出，这种离子交换膜性能更好，价格也低于其他离子交换膜。

研究人员采用酰胺肟作为改性剂对这种离子膜进行了改性，酰胺肟作为螯合树脂在医药工业中得到了广泛的应用。螯合树脂是与金属离子反应形成稳定的水溶性络合物的一种化合物。研究人员声称，在离子交换膜中使用酰胺肟，可以使离子在阳极和阴极之间快速移动。

其设计规则适用于目前正在研究的氧化还原液流电池、混合氧化还原液流电池、靶向氧化还原液的电池。研究人员在论文中指出，“我们开展的研究将会加快对持久性、兆瓦级氧化还原流和其他低成本电网电池所需电池离子交换膜的开发，而这些液流电池可以使用10～20年的时间。”

由于在液流电池电解液中发生电化学反应，电极在充电和放电反应期间不会发生变化。因此与锂离子电池不同的是，液流电池的电解质不会降解。

液流电池最具前途的应用是用在电网中的兆瓦级储能设备。采用液流电池的长时储能系统有利于调峰和电网服务，或者有助于中小型工厂管理电力需求。然而，液流电池也有一些缺点，例如电解质能量密度相对较低，将会降低能量转换过程的效率，并且不便于运输，与锂离子电池储能系统相比需要更多的部署空间等。