化学集群可以改变大型电网的储能

为了给整个社区提供清洁能源，如太阳能和风能，需要一个可靠的备用存储系统，以便在风不吹不到太阳时提供能量。

一种可能性是使用任何过量的基于太阳能和风能的能量来加载化学物质的溶液，随后可以存储以便在阳光和风力不足时使用。在这些停机时间期间，可以将相反电荷的化学溶液泵送穿过固体电极，从而产生向电网提供电力的电子交换。

这项技术的关键，称为氧化还原液流电池，正在寻找不仅能够“携带”足够电荷，而且能够长期存放而不会降解的化学品，从而最大限度地提高发电量并最大限度地降低补充系统的成本。

罗彻斯特大学和布法罗大学的研究人员相信他们已经找到了一种可以改变能量储存环境的有希望的化合物。

在发表于皇家化学学会开放获取期刊“ 化学科学 ”的论文中，研究人员描述了修饰具有良好电活性的金属氧化物簇，因此其效率几乎是未改性的电化学能簇的两倍。储存在氧化还原液流电池中。

该研究由罗彻斯特大学化学助理教授Ellen Matson博士的实验室领导。Matson的团队与UB艺术与科学学院化学助理教授Timothy Cook博士合作开发和研究该集群。

“具有多金属氧酸盐的储能应用在文献中非常罕见。在我们之前可能有一两个例子，它们并没有真正最大化这些系统的潜力，”第一作者Lauren VanGelder说，他是一名三年级博士生在Matson的实验室和UB毕业生，她获得了化学和生物医学科学的学士学位。

“这真是一个尚未开发的分子发展领域，”Matson补充道。

该簇首先在德国化学家Johann Spandl的实验室中开发，并研究其磁性。VanGelder进行的测试表明，这种化合物可以在氧化还原液流电池中储存电荷，“但不像我们希望的那样稳定。”

然而，通过将Matson描述为“简单的分子修饰” - 用乙醇基乙醇配体代替化合物的甲醇衍生的甲醇盐基团 - 团队能够扩大聚类稳定的潜在窗口，使可以存储在电池中的电能量。

库克的团队 - 包括四年级博士候选人Anjula Kosswattaarachchi--通过进行测试，使科学家能够确定不同簇化合物的稳定性，为研究做出了贡献。

“我们进行了一系列实验来评估簇的电化学性质，”库克说。“具体来说，我们有兴趣看看这些集群在几分钟，几小时和几天的过程中是否稳定。我们还构建了一个原型电池，我们对集群进行充电和放电，跟踪我们可以传输多少电子并观察我们存储的所有能量都可以恢复，正如人们所期望的那样，电池是好的。

“这些实验让我们以非常精确的方式计算设备的效率，让我们将一个系统与另一个系统进行比较。由于这些研究，我们能够对聚类进行分子变化，然后确切地确定了哪些特性受到影响。”

Matson说：“这项工作的真正好处在于我们可以通过使用甲醇和乙醇生成乙醇盐和甲醇盐。这两种试剂价格低廉，易于获得且使用安全。构成其余部分的金属和氧原子该系统的直接，高效的合成是电荷载体开发的一个全新的方向，我们相信，它将在该领域树立一个新的标准。

Matson和Cook的研究小组已申请国家科学基金会的资助，作为持续合作的一部分，以进一步完善用于商业氧化还原液流电池的集群。