随着世界向风能和太阳能等可再生能源转型，科学家们已将氧化还原液流电池装置，视作可满足未来能源存储需求的解决方案的一部分。不过要在性能和可持续性方面得到更大的改善，还有许多前置工作要先完成。好消息是，来自美国太平洋西北实验室（PNNL）的一支研究团队，刚刚证实了蜡烛中广泛使用的一种化合物，可被用于缓解现代能源储存的挑战。

将在 PNNL 园区内建造的电网储能技术研发测试大楼（渲染图）

来自美国能源部的科学家们，已经通过利用蜡烛中常见的一宗化合物，来化解当前电池设计的两大短板。在提升能量密度的同时，还有效地延长了电池的使用寿命。

所谓的氧化还原液流电池，被认为是存储间歇性能量（比如风能 / 太阳能）的良好候选。与在电极材料中存储能量的锂离子电池不同，前者可将能量存储在拥有巨大外部容器的液体电解质中。

新方案有助于提升电网恢复能力，并将能源中断的发生率降至最低（来自：PNNL）

氧化还原液流电池的这一特点，使之能够通过简单地增加储罐的大小来提升储能潜力。对于无法按需生成、且通常需要后备设施提供支撑的可再生能源来说，可谓是再合适不过。

不过在将这套装置与电网设施打通之前，研究人员还需努力消除当前设计中暴露的某些缺陷。

科学家 Ruozhu Feng 展示新型氧化还原液流电池（图自：PNNL / Andrea Starr 摄）

据悉，大多数氧化还原液流电池都依靠金属钒来促进电子的转移，以在充放电过程中确保相当高的可靠性。但由于开采成本过于高昂，科学家们也一直在努力探索如何用更加环保、且低成本的有机材料来替代。

好消息是，近期我们在这方面看到了一些有意义的进展，比如有研究团队在其中掺入虾壳中提取的化合物、有机聚合物、乃至盐水。现在，PNNL 实验室又揭示了源于蜡烛的一种前景光明的候选化合物。

芴酮此前已在诸多领域得到过应用（图自：PNNL / Xin Zhang 摄）

这种有机化合物被称作芴酮（Fluorenone），此前已被用于 LED、光伏电池板等产品，且有助于让蜡烛闻起来更香。有趣的是，现在它又被 PNNL 研究人员用于改善氧化还原液流电池的性能。

通常情况下，芴酮的水溶性并不高，且无法轻易接受和提供电子。但通过复杂的化学处理，研究人员得以克服这些缺点，并将之成功地运用用于水基的氧化还原液流电池。

研究作者 Wei Wang 表示：“通过成熟的分子工程技术，我们将一种被广泛认为不可能使用的材料，成功转变成了可用于储能设施的良好材料，为我们敞开了通向探索重要化学性质的新大门”。

Xin Zhang 在 LED 中应用芴酮的经验，也对本次研究提供了帮助（图自：PNNL / Andrea Starr 摄）

研究发现，芴酮在水基电解质中进行必要反应的能力，与其浓度有很大的关系，目前团队正在着手敲定最佳的配方。原型液流电池的仅有邮票差不多大小，但能够持续运行 120 天、涉及 1111 个循环充电周期。

即便如此，其损耗仍不到初始容量的 3%，显示出了较其它有机液流电池更长的使用寿命。目前研究团队已为新电池设计申请了专利。展望未来，研究团队还希望将新型氧化还原液流电池的能量密度，翻番到钒基电池方案的两倍以上。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《科学》（Science）杂志上，原标题为《Reversible ketone hydrogenation and dehydrogenation for aqueous organic redox flow batteries》。