談到可再生能源，最大的問題可能是：我們如何儲存所有的能源供日后使用？因為這種能量在自然界是間歇性的，所以在有剩余的時候儲存是保證雨天（字面意思是雨天）、夜間或不刮風時可以保持持續供應的關鍵。

使用現在的鋰離子電池進行長期的電網存儲是不可行的，原因有很多。例如，它們有固定的充電容量，并且在很長一段時間內不能很好地保持電量，其造價和維護成本并不便宜。

有人提出，解決辦法是以氫燃料的化學形式而不是電的形式儲存能量。這包括使用稱為電解槽的裝置，利用可再生能源將水分解成氫氣和氧氣。

華盛頓太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）負責固定能源儲存研究的首席科學家Wei Wang說：“氫是這類工作非常好的載體。它是一種高效的能源載體，可以很容易地儲存在加壓罐中。當需要的時候，這些氣體可以通過燃料電池轉換回電能，然后送入電網。

但是水電解槽很貴。它們在酸性條件下工作，需要耐腐蝕的金屬板和由鈦、鉑和銥等貴金屬制成的催化劑。奧斯陸一家專門從事制氫和儲氫的公司Nel Hydrogen的研發副總裁Kathy Ayers說：“不僅如此，氧電極的效率也不高。她說：“你失去了大約0.3伏特，僅僅是因為你試圖將水轉化為氧氣，或者反之亦然。分裂水分子需要1.23伏的能量。”

為了克服這一問題，在獲得美國能源部高級研究項目機構Energy的資助后，Nel Hydrogen和Wang在太平洋西北的團隊于2016年聯手，提出的解決方案是一種既能作為電池又能作為氫氣發生器的燃料電池。

“我們稱之為氧化還原流電池，因為它是氧化還原流電池和水電解槽的混合體，”Wang解釋說。

Photo: Nel HydrogenNel Hydrogen's reversible fuel cell system.

氧化還原液流電池，本質上是一種可逆的燃料電池，通常由儲存在兩個獨立油箱中的正極和負極電解液組成。當液體被泵入位于兩個罐之間的電池組時，就會發生氧化還原反應，并在電池的電極上產生電能。

相比之下，新發明只有一種電解質，由溶解在酸中的鐵鹽（而不是更常用的釩）組成。當氫離子與鐵鹽（Fe2+）反應時，電池組中涂有鉑的碳陰極會產生氫氣。

“我們引入鐵作為中間人，因此我們可以將電解分為兩個反應，”Wang說。這樣做可以控制何時何地反向反應，產生電能供應電網。他說，“在反反應中再生Fe2+也可以連續生產氫氣。而且由于氫鐵電池使用的電壓大約是傳統電解槽的一半，如果你做得好，你可以以更低的成本產生氫氣?！?/p>

這也有助于鐵比釩更便宜和更豐富。

新加坡國立大學（National University of Singapore）的材料科學家Qing Wang看到了另一個好處。他說：“如果你更關心純度，想擁有超純氫，那么也許這是一個很好的解決方案。電解過程中有時會發生交叉污染，因為產生的氫氣和氧氣非常小，它們能夠穿過膜分離器。”

新的氧化還原流動電池在實驗室測試中表現良好，顯示出高達每平方厘米1安培的充電能力，比正常流動電池增加了10倍。它還能夠承受“幾百次循環”的充電，這在氫離子流電池中從未被證明過，Wang說，他擁有多項發明專利，還有幾項正在申請中。

當PNNL團隊在一個10平方厘米的單電池上進行實驗時，Nel Hydrogen公司的Ayers和她的同事們證明，即使將這項技術擴展到一個100平方厘米的5個電池組，它也可以工作。他們計劃在接下來的幾個月里對系統進行微調，消除扭結，比如在將其商業化之前，如何將酸性電解液對泵造成的損害降到最低。