中国研究人员开发了一种太阳能红氧还原流动电池（SRFB），能够在收集阳光的同时储存能量，并在模拟阳光下实现4.2%的太阳能转电效率。
这款新电池是由位于中国江苏省的南京科技大学的科学家团队开发的。他们的创新方法将太阳能发电和能量储存结合成一个整体的电化学系统。
与传统的光伏面板系统相比，后者依赖于单独的电池，SRFB将光吸收和能量储存集成在一个系统中。在新设计中，阳光直接触发循环电解质中的化学反应，能量储存无需先转化为电网电力。
“这款SRFB设备的成功制造为创新的太阳能转化为化学能技术的进一步发展铺平了道路，”团队表示。
简化能量捕集
近年来，太阳能红氧还原流电池再次受到关注，因为研究人员在探索新的太阳能储存方法。这些光电化学电池将光捕集和化学能储存结合在一个独立的平台上。
该团队的电池采用基于蒽醌的化学，这是一类有机化合物。它由两个氧化还原对组成，分别是2,6-DBEAQ和K4[Fe(CN)6]，并配备一个单一的三结非晶硅光电极。
“在SRFBs中使用的氧化还原对中，水相有机蒽醌衍生物已被视为能量储存的首选材料，”南京科技大学的研究员、该研究的通讯作者程宇赫对《pv magazine》表示。
他解释说，基于蒽醌的SRFB通常使用如AQDS和2,6-DHAQ等氧化还原对（redox couples），这些氧化还原对能够在强酸和强碱条件下正常工作。“然而，由于光电极的腐蚀和配对的氧化还原对的不稳定性，这些SRFB设备的太阳能转化为电能的效率相对较低，”他接着说。
他们的新配置希望通过提升光收集和储存组件之间的化学兼容性来解决这些问题。
新SRFB设计的内部结构
对于光阴极，研究团队重新使用了商业三结非晶硅（3jn-a-Si）光伏电池，并将其切割成紧凑的0.8英寸×0.8英寸的部分。每个电池都由堆叠的非晶硅-锗合金结，这些结被沉积在不锈钢基底上，并涂覆了一层氧化铟锡（ITO）。
与此同时，光阴极通过外部电路与碳毡对电极相连。在操作过程中，团队将光阴极直接接触到在光照下被还原的2,6-DBEAQ阴极电解质。
含K4[Fe(CN)6]的阳极电解质在碳毡电极上被氧化。这两种液体电解质通过外部储罐不断循环，蠕动泵驱动着它们。Nafion离子交换膜将它们隔开，以防止混合并保持电荷平衡。
为了测试SRFB的性能，团队在用氩气清除溶解氧后进行了多次充放电循环。在测量之前，电解质用氩气清除30分钟，以去除溶解氧。
在模拟阳光的氙灯下，以每平方厘米100毫瓦（mW）的光强，设备仅靠光进行充电，无需任何外部电源。然后以每平方厘米10毫安（mA）的电流密度进行放电。
他说，SRFB可以仅使用光进行充电，无需外部电压偏置，并在10个循环中进行放电，实现了4.2%的太阳能转化为输出电力的效率。“成功制备这种SRFB设备，为进一步开发先进的太阳能转化为化学能的技术开辟了新的可能性，”他总结道。
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