以糖为燃料的液流电池可改变可再生能源储存方式

以糖为燃料的液流电池可改变可再生能源储存方式该研究利用一种名为β-环糊精的溶解单糖（淀粉的衍生物）来提高电池的寿命和容量。实验优化了电池系统中化学物质的比例，使峰值功率比现有方法高出60%。随后，该电池被反复循环使用了一年多，在此期间其充电能力几乎没有损失。这是首次在实验室规模的液流电池实验中取得这样的成果。液流电池由两个充满液体的腔体组成，用于产生电化学反应以存储和释放能量。β-环糊精添加剂因其惊人的催化能力而加速了这一反应，实现了电池能量的高效流动。液流电池研究员冯若竹"这是开发液流电池电解质的一种全新方法，"领导这种新方法研究的电池研究员王伟说。"我们的研究表明，可以使用一种完全不同类型的催化剂来加速能量转换"。液流电池可以放大到巨大的尺寸，从而可以存储大量的能量。然而，它们需要开采钒等矿物，而这些矿物价格昂贵，在某些情况下还受少数国家控制。获取这些矿产还可能对环境和当地社区造成破坏。研究人员表示，这一突破使新型电池设计成为扩大规模的候选方案。美国能源部电力办公室储能研究主任ImreGyuk在一份声明中说："我们不能总是挖地三尺来寻找新材料。我们需要开发一种可持续的方法，使用我们可以大量合成的化学品--就像制药和食品行业一样。最近，有几项突破可以减少能源需求对环境造成的破坏。上周，我们听说科学家们正在研究如何利用菌根真菌的能力来缓解大气中温室气体造成的环境问题。研究人员还发现了利用几乎使用任何材料从潮湿空气中获取电能的方法，一项名为"海洋变化"（SeaChange）的新技术还旨在利用海水捕获二氧化碳。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370465.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370465.htm

哈佛工程师介绍稳定可靠的新型固态电池：上万次循环 3分钟极速补能

哈佛工程师介绍稳定可靠的新型固态电池：上万次循环3分钟极速补能哈佛大学约翰A.保尔森工程与应用科学学院材料科学副教授XinLi实验室的工程师团队，刚刚介绍了他们新开发的一种固态电池，特点是能够经历上万次循环、且充电速度短至仅三分钟。这项革命性的技术，为其初创企业AddenEnergy,Inc.带来了哈佛大学技术开发办公室的独家资助，以开发可用于未来电动汽车、性能优异且可靠的改进款固态电池。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1315671.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1315671.htm

在液流电池中加糖可大幅提高功率和寿命

在液流电池中加糖可大幅提高功率和寿命通常情况下，它们由两种液体组成，一种是阳离子溶液，另一种是阴离子溶液，这两种液体被分开储存，然后在需要能量时通过离子选择膜两侧的泵来产生电流。这样做有一定的好处：例如，可以将耗尽的电解液换成带电的电解液，从而为系统"加油"；或者也可以使用电网电源逆向放电循环，为系统充电。太平洋西北国家实验室的研究人员率先尝试将一种名为β-环糊精的糖溶解到电池的电解液中，希望它能帮助解决一个完全不同的问题。新研究的第一作者冯若竹（RuozhuFeng）说："我们正在寻找一种简单的方法，将更多的芴醇（fluorenol）溶解到我们的水基电解液中。β-环糊精在一定程度上帮助我们做到了这一点，但它真正的好处是具有令人惊讶的催化能力。"离子选择膜允许带正电荷的离子在充电和放电循环期间在两种电解质之间移动，使电子通过外极板和电路。β-环糊精添加剂是淀粉的衍生物，在这里显示为粉红色，它大大加速了这一反应。他们与耶鲁大学的研究人员合作，找出了这种促进作用背后的机制--糖接受带正电荷的质子，平衡了向细胞膜移动和穿过细胞膜的带负电荷电子的运动。经过调整后将反应速率提高了60%，从而将电池的有效功率水平提高了60%。这些糖完全溶解在电解液中，而伊利诺伊理工大学的研究成果Influit液流电池技术则完全不同。Influit使用的是悬浮在粘性流体中的活性金属氧化物电池材料的微小固态纳米颗粒，并称其电池速度足以用于汽车，全系统能量密度比目前的锂电池组高4-5倍。"这是开发液流电池电解液的一种全新方法，"PNNL长期电池研究员、该研究的主要研究员王伟说。"我们发现，可以使用一种完全不同的催化剂来加速能量转换。此外，由于它溶解在液体电解质中，因此消除了固体脱落和污染系统的可能性"。新型电解液看起来平平无奇功率输出得到优化后，研究小组开始进行耐久性测试，以确定糖添加剂是否会影响电解液的使用寿命。研究人员对电池进行了长达一年多的连续充放电，只有在塑料管破裂时才停止充放电，结果惊讶地发现电池容量的损失微乎其微。值得注意的是，液流电池的寿命通常比锂电池要长得多，但即便如此，研究人员说，这是首次有任何已知的液流电池显示出如此长的寿命。作为一家机构，PNNL正在大力解决电网级储能问题，其"电网储能发射台"将于2024年投入使用。该团队已经为这项新技术申请了专利，并开始试用其他类似的化合物，它们可能会更好地完成同样的工作。该研究发表在《焦耳》（Joule）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370907.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370907.htm

储能新未来？松下拟研发新型锌空气液流电池 能量密度更高更安全

储能新未来？松下拟研发新型锌空气液流电池能量密度更高更安全据报道，日本电子产品制造商松下（Panasonic）正在扩大锌空气电池技术的开发，目前该技术用于助听器等设备。该公司表示，全新锌空气液流电池（ZAFB）是为了大型可再生能源存储项目而设计的，它比锂电设备更为安全。松下表示，该研究项目已经得到了日本环境部的支持，但并未提供任何额外的技术细节。该公司在一份声明中表示：“基于我们多年来开发的锌空气电池技术，我们的目标是建立一种低成本、高容量的新‘液流’设计储能技术。”“它们提供稳定的动力，目前可确保助听器在任何时候都能正常工作。锌空气电池的能量密度很高。同样大小的电池所包含的能量是锂离子电池的两倍。”该公司写道。松下表示，锌空气电池的电解液是水基液体，起火的可能性极低，因此比锂离子电池更安全。而最新的ZAFB将由两个电极组成（一个锌阳极和一个空气阴极），阳极和阴极由隔板隔开，使离子能够在电池中传递。氢氧化钾（KOH）水溶液是常用的电解质。该公司进一步解释称，“在最新的ZAFB中，电池和电池槽是相互独立的，因此可以通过增加电池槽的尺寸轻松增加容量。”“在充电过程中，氧化锌会转化为锌来储存电能，而在放电阶段，锌就会和空气中的氧气相结合，变回氧化锌，储存的电子进而被释放出来，电能也就可以被提取出来了。”该公司补充道。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309955.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309955.htm

记者从中国科学院金属研究所获悉，该所李瑛研究员与唐奡研究员团队，在新型低成本铁基液流电池储能技术研究领域取得新进展。研究人员以铁

记者从中国科学院金属研究所获悉，该所李瑛研究员与唐奡研究员团队，在新型低成本铁基液流电池储能技术研究领域取得新进展。研究人员以铁负极氧化还原反应可逆性为切入点，通过电极界面缺陷设计和极性溶剂调控，成功实现了充放电过程中铁单质在电极纤维表面的均匀沉积和溶解。研究结果证明，电极界面优化设计可有效提升铁负极性能，为实现全铁液流电池高效稳定运行提供了新途径。此外，研究人员通过在溶液中引入极性溶剂，利用极性分子与氢键的相互作用，成功弱化了溶液的水合氢键网络，将电解液凝固点有效降低到零下20摄氏度以下，且协同提升了铁负极电化学可逆性，首次实现了全电池在零下20摄氏度的低温条件下稳定运行100小时。据悉，该研究结果为宽温域全铁液流电池技术产业化开发与应用推广奠定了技术基础。（澎湃新闻）

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案这幅插图重点展示了两种水凝胶（蓝色显示）如何通过壳聚糖薄膜（橙色显示）以不同方式结合在一起。形成的粘结异常牢固，可以抵抗高张力。资料来源：PeterAllen、RyanAllen和JamesC.Weaver。在临床实践中，水凝胶已被用于抗病原体的治疗性给药，眼科中的眼内镜、隐形眼镜和角膜假体，组织工程和再生中的骨水泥、伤口敷料、凝血绷带和三维支架。然而，水凝胶聚合物之间的快速强力粘附仍是一项尚未解决的需求，因为传统方法往往会在粘附时间超过预期后导致粘附力减弱，而且依赖于复杂的程序。实现聚合物的快速粘合可以带来许多新的应用，例如，可以对水凝胶的硬度进行微调，使其更好地贴合特定组织；按需封装用于医疗诊断的柔性电子器件；或为身体难以包扎的部位制作自粘性组织包裹。现在，哈佛大学维斯生物启发工程研究所（WyssInstituteforBiologicallyInspiredEngineering）和哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（JohnA.PaulsonSchoolofEngineeringandAppliedSciences，SEAS）的科学家们利用壳聚糖薄膜创造出了一种简单而多用途的方法，可以立即有效地粘合由相同或不同类型的水凝胶和其他聚合物材料制成的层。他们成功地将新方法应用于几个尚未解决的医学问题，包括组织的局部保护性冷却、血管损伤的密封，以及防止本不应相互粘连的身体内部表面发生不必要的"手术粘连"。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。"壳聚糖薄膜具有在体内和体外有效组装、微调和保护水凝胶的能力，为创造再生医学和外科护理设备提供了许多新机会，"该研究的资深作者、Wyss研究所创始核心成员DavidMooney博士说，"壳聚糖薄膜的应用速度快、简便、有效，使其成为用途广泛的工具和组件，可在手术过程中通常很短的时间内完成体内组装过程，并可在制造设施中简单地制造复杂的生物材料结构。"穆尼还是SEAS的罗伯特-平卡斯家族生物工程学教授。工程学的新纽带过去几年来，穆尼在威斯研究所和SEAS的团队开发出了"强韧粘合剂"，这是一系列再生医学方法，使用可拉伸水凝胶，通过强力粘附在湿组织表面并符合组织的机械特性，促进伤口愈合和组织再生。"精确配制的韧性粘合剂和非粘性水凝胶为我们和其他研究人员提供了改善病人护理的新机会。但是，为了将它们的功能更进一步甚至更多步，我们希望能够将两种或更多水凝胶组合成更复杂的组合体，并以简单的过程快速、安全地实现这一目标，"共同第一作者、前Wyss研究助理BenjaminFreedman博士说，他与穆尼一起带头开发了几种强韧粘合剂。现有的即时粘合水凝胶或弹性体的方法有明显的缺点，因为它们依赖于有毒胶水、表面化学功能化或其他复杂的程序。通过生物材料筛选方法，研究小组确定了完全由壳聚糖制成的桥接薄膜。壳聚糖是一种含糖聚合物，可以很容易地从贝类的甲壳素外壳中提取出来，目前已被广泛应用于商业领域。例如，它目前被用于处理种子和农业生物杀虫剂、防止酿酒过程中的腐败、自愈合涂料以及医疗伤口管理。研究小组发现，壳聚糖薄膜通过与传统水凝胶粘合方法不同的化学和物理相互作用，实现了水凝胶快速而牢固的粘合。壳聚糖的糖链不是通过单个原子之间的电子共享（共价键）来产生新的化学键，而是通过静电作用和氢键（非共价键）迅速吸收水凝胶层之间的水分，并与水凝胶的聚合物支架缠结在一起，形成多个键。这使得水凝胶之间的粘合力大大超过传统的水凝胶粘合方法。首次应用为了证明他们的新方法具有广泛的潜力，研究人员把重点放在了非常不同的医疗挑战上。他们的研究表明，用壳聚糖薄膜改性的韧性粘合剂现在可以很容易地缠绕在受伤手指等圆柱形物体上，作为自粘绷带提供更好的伤口护理。由于壳聚糖键合水凝胶的含水量高，因此应用这种水凝胶还可以局部冷却下层人体皮肤，这在未来可能会成为烧伤治疗的替代疗法。研究人员还将表面经过壳聚糖薄膜修饰的水凝胶（坚韧的凝胶）无缝地包裹在肠道、肌腱和周围神经组织上，而不与组织本身粘合。"这种方法为在手术过程中有效隔离组织提供了可能，否则会形成'纤维粘连'，有时会造成破坏性后果。"Freedman解释说："预防纤维粘连是一项尚未满足的临床需求，而商业技术还无法充分满足这一需求。"在另一项应用中，他们在一种坚韧的凝胶上铺设了一层薄薄的壳聚糖薄膜，这种凝胶已经作为伤口密封剂置于受伤的猪主动脉上，以增加绷带的整体强度，因为绷带暴露在血管中血液搏动的周期性机械力之下。"戴夫-穆尼研究小组的这项研究为生物医学水凝胶设备的工程设计增添了一个新的维度，它可以为再生医学和外科医学中尚未解决的紧迫问题提供优雅的解决方案，让许多病人从中受益，"Wyss创始董事、医学博士唐纳德-英格伯（DonaldIngber）说，他同时也是哈佛医学院和波士顿儿童医院血管生物学朱达-福克曼（JudahFolkman）教授和SEAS生物启发工程汉斯约格-威斯（HansjörgWyss）教授。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424432.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424432.htm