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美國俄亥俄州立大學(The Ohio State University)的研究人員宣稱開發出全球首款水基太陽能液流電池，可帶來較傳統鋰碘電池更高20%的節能效率。

根據俄亥俄州立大學研究人員在《美國化學學會期刊》(Journal of the American Chemical Society)發表的論文指出，其專利申請中的設計是在單一裝置中結合太陽能電池與一般電池，利用電池頂部的創新太陽能板擷取陽光，能夠為其產生20%的能量。

在測試中，研究人員比較了太陽能液流電池的性能，以及典型的鋰碘電池。研究人員分別為兩種電池充電和放電各25次。每一次，兩種電池均放電約3.3V。

不同的是，太陽能液流電池可以用更少的充電產生相同的輸出量。典型的電池必須被充電到3.6V以及放電3.3V。太陽能液流電池由於太陽能板的優點而僅需充電到2.9V，估計這可節省近20%的能源。

該元件的太陽能板如今採用的是固體片，而非先前在2014年時所製作的網格設計。另一項關鍵的差異則來自於利用電池內部的水基電解質。

由於電池內部的水循環，這種新設計屬於名為「水基液流電池」(aqueous flow batteries)的新興電池系列。

「這項研究的真正重要創新是：我們成功地證明太陽能電池內部的水流動，」俄亥俄州立大學化學與生物化學教授Yiying Wu說。

該裝置據稱是首款結合太陽能的水基液流電池。或者，如同俄亥俄州立大學研究人員所稱的——首款「水基太陽能液流電池」。

「它與目前的電池技術也完全相容，很容易與現有的技術整合、環保，而且也易於維護，」Wu補充說。

「這種太陽能液流電池設計可望應用於網格級的太陽能能源轉換與儲存，以及生產可用於為未來電動車(EV)供電的『電解質燃料』，」該論文的主要作者暨俄亥俄州立大學博士班研究生Mingzhe Yu表示。

先前，Yu利用鈦網格設計太陽能電池板，讓空氣能穿透至電池。但新的水基液流電池並不需要空氣的作用，因此，該太陽能板目前是實心的。

這種太陽能板被稱為染料敏化太陽能電池(DSSC)，因為研究人員們使用一種紅色染料來調整所擷取的光波長並轉換成電子。接著，這些電子補充儲存在太陽能電池鋰陽級部份的電壓。

然而，有些從太陽能電池轉換至一般電池時必須攜帶電子，這時就需要用到電解質。液體電解質通常是一部份鹽與一部份溶劑；研究人員以往採用鹽過氯酸鋰混合有機溶劑二甲基亞?(DMSO)。如今，研究人員利用碘化鋰作為鹽，並以水作為溶劑。(水是一種無機溶劑且十分環保；碘化鋰則能以低成本提供高能量儲存性能。)

「我們希望鼓勵研究界進一步開發這項技術，使其成為實際的可再生能源解決方案，」Wu補充說。

該團隊的最終目標在於提高太陽能電池對於電池的貢獻超過目前的20%，甚至達到100%。

「這是我們的下一個步驟，」Wu說，「真正實現完全太陽能充電的電池。」

編譯：Susan Hong

(參考原文：'Aqueous solar flow' battery lasts longer，by Paul Buckley)

資料來源:電子工程專輯