研究人员探索可再生能源存储的电解

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2018年1月3日

对可再生能源的兴趣不断增加。然而，许多可再生能源可能会愤怒地间歇性 - 当风停止吹或太阳闪耀时，电源会下降。在高峰生产时间内，可以通过储能来部分平滑供应，从而带来了自身的挑战。

九州大学研究团队使用聚合物电解质酒精电气合成细胞实现了从羧酸中连续的电化学合成。（图片来源：Masaaki Sadakiyo /京都大学国际碳中性能源研究所）

最近，日本南部的国际碳中性能源研究所（I2CNER）的研究小组九州大学，设计了一种通过连续电解以化学形式存储能量的设备。

研究人员意识到，乙醇酸（GC）的能量容量要比氢（一种更常见的能量储存化学物质之一）更大。GC可以通过多四电子草酸（OX）（OX）（一种广泛可用的羧酸）创建。正如他们在科学报告中的出版物中所示，该团队根据独特的膜电极组件设计了一个电解细胞。在两个电极之间插入的是氧化虹膜阳极和二氧化钛（Tio）₂） - 由聚合物膜连接的涂层钛（Ti）阴极。

流动系统对于具有液相反应的能量储存非常重要。大多数产生醇的电解液都经营一个批处理过程，这不适合此目的。在我们的设备中，通过使用与电极直接接触的固体聚合物电解质，我们可以将反应作为连续流动而无需添加杂质（例如电解质）。可以有效地将OX溶液视为可流动电子池。

Masaaki Sadakiyo，首席作家

要考虑的另一个主要因素是阴极设计。阴极反应被催化剂TIO催化₂。为了确保阴极与催化剂之间保持牢固的联系，团队“成长” Tio₂直接在Ti上，以毛毡或网格的形式。电子显微镜图像显示了TIO₂作为一个稀疏的绒毛，粘在ti杆的外侧。实际上，其任务是催化OX将OX的电还原为GC。同时，在阳极下，水被氧化为氧。

小组发现，在较高温度下的反应更快。但是，增加热量的增加鼓励了不良的副处理 - 将水转化为氢。这两种效果之间的完美平衡在60°C。在此温度下，可以通过减速反应物的流量来进一步增强设备，同时增加可用于反应的表面积。

有趣的是，即使是模糊tio的质地₂催化剂产生了巨大的不同。当tio时₂该反应是通过在较薄且更紧密的Ti杆上生长为“毛毡”来制备的，它发生的速度比“网眼”更快 - 也许是因为表面积更大。毛毡还通过比网格更紧密地覆盖Ti表面，从而防止了氢的产生，从而防止了裸露的Ti暴露。