液體能量：新型儲(chǔ)能材料從圖中所示的白色容器流入照片前景中類(lèi)似燃料電池的裝置中，在其中產(chǎn)生電能

如果能把風(fēng)電場(chǎng)在晚上，也就是沒(méi)人用電的時(shí)候發(fā)的電存儲(chǔ)起來(lái)，留到白天的用電高峰期使用的話，電力公司是非常樂(lè)意的。但是傳統(tǒng)電池技術(shù)成本昂貴，只有存儲(chǔ)幾分鐘的發(fā)電量——足以消除陣風(fēng)帶來(lái)的波動(dòng)，才在經(jīng)濟(jì)上有意義。

哈佛大學(xué)的研究者稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)了一種能夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地存儲(chǔ)風(fēng)電場(chǎng)（或來(lái)自其他能源）幾天發(fā)電量的新型電池?！蹲匀弧菲诳榻B了的這種新電池基于一種叫做醌的有機(jī)分子。這種分子可以在大黃之類(lèi)的植物中找到，而且可以用原油廉價(jià)地合成。有一類(lèi)電池叫做液流電池，特別適合用來(lái)儲(chǔ)存大量的能量，而醌可以讓這種電池中的儲(chǔ)能材料的成本降低三分之二。

如果這種技術(shù)解決了風(fēng)能和太陽(yáng)能這類(lèi)能源的間歇性問(wèn)題，我們就可以更加依賴(lài)可再生能源了。這種電池也可以讓電廠更高效地運(yùn)行，從而減少電網(wǎng)中需要的電廠數(shù)量，就像混合動(dòng)力汽車(chē)中利用電池提高燃油經(jīng)濟(jì)性一樣。

在液流電池中，能量以液體的形式儲(chǔ)存在巨大的罐子中。這類(lèi)電池已經(jīng)存在幾十年了，在日本等地被用于幫助管理電網(wǎng)。但它們很貴，有人估計(jì)每千瓦時(shí)儲(chǔ)存容量的成本大約要700美元。據(jù)美國(guó)能源部說(shuō)，要讓儲(chǔ)存風(fēng)電場(chǎng)幾小時(shí)的發(fā)電量經(jīng)濟(jì)可行，電池每千瓦時(shí)的成本只能有100美元才行。

儲(chǔ)能材料只占液流電池總成本的一小部分?，F(xiàn)在常用的材料，釩，每千瓦時(shí)的成本大約為80美元。但這也夠高了，足以讓整套系統(tǒng)成本100美元的目標(biāo)化為泡影。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的哈佛大學(xué)材料和能源技術(shù)教授邁克爾·阿齊茲（Michael Aziz）說(shuō)，醌可以把儲(chǔ)能材料的成本削減到每千瓦時(shí)27美元。再加上降低系統(tǒng)其余部分成本的最新進(jìn)展，他說(shuō)，美國(guó)能源部的目標(biāo)已經(jīng)觸手可及。

哈佛團(tuán)隊(duì)的工作是研究者首次展示用有機(jī)分子代替通常使用的金屬離子的高性能液流電池。醌類(lèi)化合物易于改動(dòng)，這或許可以讓研究者得以改善其性能并進(jìn)一步降低成本。“金屬離子候選者已經(jīng)被研究得相當(dāng)透徹了，”阿齊茲說(shuō)，“我們現(xiàn)在新引入了一組數(shù)量龐大的材料?！?

確認(rèn)醌有潛力做儲(chǔ)能材料后，哈佛的研究者使用高通量篩選技術(shù)從10000種變體中挑選，搜索那些具備電池所需各種合適性質(zhì)的分子，例如合適的電壓水平、承受充放電的能力，還有在水中的溶解性，因?yàn)樗鼈兪且４嬖趦?chǔ)液罐中的。

迄今為止，研究人員只把醌用于電池的負(fù)極一側(cè)。正極的一側(cè)用的是溴，一種有腐蝕性的有毒物質(zhì)。研究人員正在開(kāi)發(fā)可以取代溴的新型醌類(lèi)化合物。

哈佛的研究者正在和創(chuàng)新公司Sustainable Innovations 合作開(kāi)發(fā)馬拉拖車(chē)大小的電池，這種電池可以用于儲(chǔ)存來(lái)自商業(yè)建筑上的太陽(yáng)能電池板的電能。

哈佛的研究者還需要證明新材料的耐用性足以讓其性能維持10到20年，這是電力公司希望電池所能堅(jiān)持的時(shí)間，凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的工程和化學(xué)工程教授羅伯特·薩維內(nèi)爾說(shuō)。薩維內(nèi)爾沒(méi)有參與哈佛的這項(xiàng)研究。他說(shuō)，從耐用性的初步結(jié)果看，醌是很有希望的，他還說(shuō)，新材料“毫無(wú)疑問(wèn)”對(duì)于要存儲(chǔ)風(fēng)電場(chǎng)幾天發(fā)電量的電池來(lái)說(shuō)是足夠便宜的。他說(shuō)這種材料“可能在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化”——在幾年內(nèi)。

研究者面臨著其他開(kāi)發(fā)廉價(jià)液流電池的創(chuàng)新公司的競(jìng)爭(zhēng)，例如EnerVault和Sun Catalytix。Sun Catalytix正在研究一種無(wú)機(jī)分子，用來(lái)改善性能并降低成本，雖然該公司沒(méi)有透露太多有關(guān)的信息。EnerVault則是用鐵和鉻作為儲(chǔ)能材料，并且正在研究降低整套系統(tǒng)成本的方法。