你知道嗎？電能儲存新方法！

摘要：一個研究小組開發了一種用於儲能的流動型聚合物電解池。該電解池將草酸(OX)還原成乙醇酸，乙醇酸具有比氫氣更高的體積比能量。新製造的TiO2陰極提高了OX的還原的速度和效率。這種具有競爭力的儲能裝置可以用來平衡可再生能源供應的價格變動。

九州大學的研究小組通過使用高分子電解質醇合成電池，實現了從羧酸中獲得醇化合物的連續電化學合成，能夠直接在醇化合物中充電。來源：九州大學國際碳中性能源研究所，Masaaki Sadakiyo

研究人員對可再生能源的興趣持續發酵。但是，許多可再生能源都是是間歇性的——當太陽不發光時，或者風不吹動時，電光會閃爍。在生產高峰期間，剩餘的電量可以通過能量儲存而減輕對電網的衝擊。然而，儲能也存在著巨大的挑戰。

最近日本南部九州大學國際碳中和能源研究所(I2CNER)的一個研究小組創建了一種通過連續電解來將能量儲存為化學形態的裝置。

研究人員指出，乙醇酸(GC)比氫(受歡迎的化學儲能)有更好的能量容量。 GC可以通過廣泛使用的羧酸--草酸(OX)的四價電子還原來獲得。正如他們在《科學報告》中發表的文章所描述的，該團隊設計了一種基於新型電極膜組件的電解池。夾在兩個電極之間的是氧化銥基質的陽極和通過聚合物膜連接的二氧化鈦(TiO2)塗覆的鈦(Ti)陰極。

研究的第一作者Masaaki Sadakiyo解釋說：「對於液相反應的儲能，流動系統是非常重要。「大多數生產醇類的電解裝置都採用間歇式工藝，但此工藝不適合用於此液相反應儲能。在我們的設備中，通過使用直接與電極接觸的固體聚合物電解質，可以將反應作為一個沒有添加雜質（例如 電解質）的連續流動反應，OX溶液可以有效地被認為是一個可流動的電子池。

另一個考慮的關鍵是陰極的設計。採用銳鈦礦TiO2催化陰極反應。為了確保催化劑和陰極之間的牢固連接，團隊直接在網狀或毛氈狀的Ti上「生長」TiO2。 電子顯微鏡圖像顯示二氧化鈦是像新鮮的雪層一樣粘附在鈦棒外部的細小絨毛。 而實際上，二氧化鈦的工作是催化OX電還原成GC。同時，在陽極處，水被氧化成氧。

研究小組發現反應在較高溫度下加速。然而，升溫過高會產生不需要的副產品—水轉化為氫氣。這兩種效應之間的理想平衡是在60°C。在此溫度下，可以通過減緩反應物的流動，來進一步優化裝置，同時增大了反應的表面積。

有趣的是，絨毛狀的二氧化鈦催化劑的性能也有很大的不同。當TiO2被製備成「毛氈狀」時，通過包裹在更薄和更密集的Ti棒上生長，「毛氈狀」的反應發生得比在「網狀」上快，可能是因為氈狀的二氧化鈦催化劑具有更大的表面積。也由於「毛氈」狀的TiO2比「網格」狀TiO2更緊密的覆蓋Ti表面，從而阻止了氫氣的產生，並保護了Ti的裸露。

合作者Miho Yamauchi說：「在合適的條件下，我們的電池使OX的轉換幾近達到了100％，我們感到非常激動。「我們計算出，GC溶液的體積比能量是氫氣的50倍左右。需要明確的是，與容量相比，GC溶液的能源效率仍然落後於其他技術。然而，在儲存多餘電能的新途徑中，這項工作邁出了很有希望的第一步」。

文章來自sciencedaily網站，原文題目為Exploring electrolysis for energy storage，Research team creates electrolytic flow cell to produce alcohols from carboxylic acids，由材料科技在線匯總整理。

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