麻省理工学院机械工程系的研讨人员近来开宣布一种新式无膜氢溴电池，其性能与传统的有膜电池适当，却大大下降了本钱，在低本钱高容量电化学储能技能上取得了新的展开，有望深入改动当今的动力格式。
当今储能技能本钱太高
在当今的动力市场上，电能来历非常丰厚，既有传统的煤电、油电、水电，也有正在大力展开的风能、太阳能等间歇性动力。用户的需求也不是衡定不变的，存在着用电的波峰波谷。因而一个不容忽视的重要技能环节便是储能技能。所谓的储电才能意味着当电力供给足够时，可将其贮存起来，需求电时，则能够供给。储能才能强不只能够保证主干电网和分布式电网高效安稳地供给电力供给，也是大规模运用太阳能和风能等间歇性动力的有力保证，尤其是展开中国家及移动业都对便携式储能设备有着激烈的需求。
电化学储能体系，如电池和燃料电池等，在储能技能上的使用远景非常宽广。它们能够快速高效地充放电。特别是在使用太阳能或风能时，能够在太阳照射时贮存电能，或风力微弱时储能，然后在多云或风淡的时分，在几分钟内把电供给出来。此外它们还非常灵敏快捷，哪里需求，就能够把他们放置在哪里。
不过电化学储能体系面对的最大问题是本钱问题，即使是最好的电化学储能设备要想具有较大的容量，其本钱也会令人难以承受。举例来说，一货车巨细的锂电池能够供给许多的能量，可是本钱实在太高了。因而展开可再生动力与其说是技能问题，倒不如说是短少具有本钱效益的储能技能手段。
阻隔膜：氢溴储能体系的最大难题
在研讨和探究大规模电化学储能设备的过程中，人们开端把注意力会集在氢溴储能体系。这两种反响物有一些共同的性格，引人重视。和锂比较，溴价格便宜，简单取得，且储量丰厚。其原子序数为35，是一种卤素，最外层上有7个电子，简单构成8电子安稳结构，所以是生动的非金属单质，而氢恰恰能够供给一个电子。因而在氢和溴之间可极端敏捷地产生化学反响，其速度比氢氧反响要快，其电流也较大，而现在的高容量电化学储能设备大多依托氢氧化学反响。
但当氢和溴产生自发反响时,因为反响过于敏捷，其能量大多会以热能的方式白白浪费掉。为了处理这一难题，电化学储能体系的规划师们一般使用价格不菲的阻隔膜将其分隔。有膜氢溴储能体系又存在别的一个问题，便是跟着时刻的推移，当电化学储能设备内部产生氢溴酸后，会损坏阻隔膜。因而，30年来氢溴液流电池的研讨展开非常缓慢。
其实答案非常显着，假如要想有效地开发使用氢溴电化学储能体系，最重要的是要想办法脱节掉阻隔膜。有这样主意的人许多，不只是现在的科学家想到了，曩昔也有人想到过这样的办法。在曩昔的10年中，有许多科学家现已开宣布了无膜氢溴电化学储能体系。这些体系首要使用流体力学的层流技能，使反响物产生别离。在正确的条件下，两种液体流并行活动，两者之间很少或简直不产生混合。不过这样的无膜电化学储能体系的电功率从来没有超越有膜体系，因而无膜电化学储能体系一般作为一种学术爱好来展开研讨，在商业上不存在可行性。
无膜氢溴储能体系的斗胆立异
麻省理工学院机械工程系的研讨人员产生了一个斗胆又新颖的主意，便是能否归纳无膜储能体系和氢溴化学性质的各自优势，把两个有约束的体系放在一同，取得比任何一个独自体系要好的成果。这一办法有望脱节阻隔膜阻挠燃料电池展开的坏处，一起还能够替代传统的无膜氧基电池体现欠安的缺陷。
氢溴反响有一个最大的特色便是其反响的可逆性。一般无膜燃料电池进去的反响物和出来的产品是不同的，因而这些体系一般是“直流”燃料电池，需求不断输入新鲜的反响物。氢溴化学反响的产品是电解质。电解液输回电池，从外部充电，可构成溴和氢分子，然后到达充电的作用。这样就能够构成一个“闭环”形式，使无膜充电电池成为可能。
麻省理工学院规划的最新氢溴电化学储能体系的顶部是一种含有少数铂(Pt)催化剂的多孔阳极，底部是固体石墨阴极。阳极和阴极之间活动着电解液氢溴酸，含有带负电荷的溴离子和带正电的氢离子。
在放电形式下，氢溴酸电解质从左边进入主通道，在电极之间活动，底部的多孔阳极金属网阻挠电解液浸透。氢气从顶部进入，一起，氢溴酸以及少数的中性分子溴经过一个独自的通道进入。在阳极，铂催化分化氢气，构成带正电的氢离子和带负电荷的电子，然后经过不同的途径移动到阴极。氢离子经过电解液，而电子经外部电路流出，供给电能。在阴极，溴吸收电子，成为带负电荷的离子。带负电的溴离子与带正电的氢离子构成氢溴酸电解液。在充电过程中，氢溴酸回注到电池，氢离子回到正极，构成氢气，分子溴则在阳极生成。
依托层流技能的关键是避免反响物到达“过错”的电极。这种现象称为穿插，可对阳极催化剂形成危害。在新规划中，金属网可使氢气进入电解液。
依据最新的数值模型，研讨人员发现，在电池的不同当地分子溴的浓度不同。在阴极，溴变成氢溴酸，溴在分散到电解液的活动过程中，其浓度会下降。假如时刻充沛，溴最终会活动到阳极，带来不必要的穿插影响。不过研讨人员在规划中注意到了这个问题，并采取了措施以保证溴分子反响物不会到达阳极。
原型电池储能的高功率及低本钱令人欢喜
为了测验无膜氢溴储能体系的概念，研讨人员规划了一个小的原型电池。它由两个0.8毫米的电极，1.4厘米长的流道及引导反响物进入设备的进口组成。研讨人员依据不同的流量和不同的反响物浓度对原型电池进行了一系列试验。即使在没有优化的条件下，该电池在室温文室内压力下，其最大功率密度为795毫瓦每平方厘米(mW/cm2)。其性能与最佳有膜氢溴电池适当，比其他无膜电化学储能设备高两到三倍。
原型电池的充电功率相同令人兴奋。研讨人员在闭环形式下，把收回的反响产品充入设备中进行充电。在反向操作中，对纯氢溴酸加电，成功制备出氢和溴。正向和反向形式的试验成果显现，反响物浓度越高，功率密度越高，双向电压功率达200mW/cm2的超越90%，是峰值功率的25%。这些成果表明原型电池的充放电功率均具有非常大的潜力。
开始的本钱预算也令人非常欢喜。传统的有膜燃料电池，催化剂和阻隔膜约占总本钱的一半。新氢溴电池不需求阻隔膜，没有阴极催化剂，阳极催化剂用量很少。此外，因为氢溴电池的功率密度较高，体系所需动力巨细削减，这也进一步下降了本钱。研讨人员现在还在持续改进他们的体系，企图让电极靠得更近，以取得更高的功率密度。因为一切的反响产生得很快，即使没有阻隔膜的约束，氢离子穿过电解液的速度仍然有必定的约束。此外，他们正在开发全新的电池结构，保证电解液在闭环操作的捕获和收回过程中，不含有溴分子。
