微型液流電池：加速能源儲存研究的關鍵突破

在追求大規模應用的道路上，有時候必須先從小處著手。美國能源部太平洋西北國家實驗室的研究團隊正是秉持這一理念，在能源儲存領域取得了最新突破。為了加速新型電網儲能技術的研發，他們設計了一款高效、緊湊的液流電池測試系統，大幅減少了初始材料的需求，同時保持了與傳統實驗室規模測試系統相當的效能。

這項創新的微型液流電池設計及其實驗驗證成果，已發表於《電化學學會期刊》。這款重新設計的微型液流電池，雖然尺寸僅為傳統液流電池的五分之一，但其內部結構與效能卻與大型版本不相上下。研究的主要作者之一、材料科學家兼液流電池研究員Ruozhu Feng表示：「這份報告是第一步，證明瞭我們實驗系統的縮小化是可行的。我們的最終目標是將人工智慧和機器人技術引入這一過程，以自動化並加速新型液流電池設計的測試。」

透過減少材料需求並加快驗證過程，這項技術有望推動可再生能源解決方案的發展。研究人員還認為，這種微型化方法將有助於進行更廣泛的化學實驗。Feng補充道：「目前，當我們發現一種有潛力的新電池配方時，必須準備大量材料，這耗費了許多時間。而透過這款微型液流電池，我們只需使用極少量的材料（毫克級）就能判斷新材料的可行性。」

這款微型液流電池設計主要針對專注於快速篩選和開發新電池材料的研究實驗室。在研究過程中，團隊展示了這款微型液流電池在快速驗證材料穩定性方面的適用性。透過對多種化學成分和濃度的嚴格測試，研究人員對這款縮小版系統的信心大增。然而，團隊也指出，這項技術需要高度純化的初始材料，以避免雜質堵塞狹窄的通道和管道。

研究團隊已為這項新電池設計申請了美國專利保護。對於有興趣合作或授權這項新技術的機構，可聯絡實驗室的商業化團隊。微型液流電池的主要研究員兼設計師Soowhan Kim強調，團隊的成功關鍵在於他們擁有超過十年的液流電池設計經驗，以及工程、精密加工和化學領域的專業知識。

Kim表示：「從小型電池到大型堆疊，我們能夠處理各種規模的液流電池設計和實驗。當我們結合計算專業知識和分析化學經驗時，這就是我們開發微型液流電池的方式。我們希望這項技術能夠提供給所有有興趣使用它的研究人員。」

液流電池由兩個裝有不同液體的腔室組成，透過電化學反應充電，並將能量儲存在化學鍵中。當連線到外部電路時，它們會釋放這些能量，為電器供電。液流電池是一項關鍵技術，能夠儲存來自風力發電和水力發電等間歇效能源的能量，並根據需求釋放，用於電網規模的應用。與傳統電池不同，液流電池使用儲存在外部儲罐中的液體電解質，提供了靈活的能量容量擴充套件。

為了使液流電池系統在大規模應用中更加實用，研究人員正在尋求新的化學和材料組合，以解決現有系統的侷限性，包括高材料成本、低功率密度以及在美國國內採購材料的需求。傳統上，發現新的液流電池材料是一個耗時的試錯過程，通常需要克級的有機化合物合成、廣泛的測試和大量的時間投入。這款微型化電池設計，尺寸僅相當於一張撲克牌，使用的材料量相當於幾粒沙子，大幅減少了每次測試所需的時間和資源，同時仍能提供可靠的結果。