3D打印仿生电极让液流电池性能飙升52%，滑铁卢大学团队破解电网储能关键难题

滑铁卢大学的研究人员利用3D打印重新设计了氧化还原液流电池（RFB）的核心组件。

他们制造出一种多孔电极几何结构，在实验室测试中性能比传统设计提升了52%。

该团队由化学工程教授马克西姆·范德海登（Maxime van der Heijden）领导。

应用三周期极小曲面（TPMS）几何结构，可以更精细地控制液体电解液在电池中的流动方式，以及其到达储能反应发生表面的路径。

RFB将能量储存在外部储罐里的液体电解液中，而不是固体材料里。

它使用水基化学体系，而不是锂离子电池中的易燃材料。

这种结构让储能容量可以通过增加储罐体积来扩展。

研究人员表示，随着越来越多电力来自间歇性的风能和太阳能，这一特性非常适合电网级可再生能源储能。

「它们不是将能量储存在固体材料中，而是将能量储存在外部储罐中的液体电解液中，」范德海登教授表示。

「所需储存的能量只需通过使用更大的储罐即可增加，使其非常适合大规模可再生能源储能和电网应用。」

研究人员测试了多种用于多孔RFB电极的TPMS几何结构，发现「钻石」构型表现最佳。

他们在数字光处理（DLP）3D打印机上制造了这些结构，然后对打印件进行热处理，将其转化为导电碳电极。

「借助3D打印，我们可以设计出使用传统制造方法难以实现的电极内部结构，」范德海登教授说。

「这让我们能够更好地控制液体在电池中的流动方式，以及其到达储能反应发生表面的路径。」

该团队在实验室流动电池实验和运行中的钒氧化还原液流电池中测试了打印电极，确认了这些设计在实际运行系统中的有效性。

未来的研究将聚焦于增加电极表面积、改进制造方法，以及探索更多电极结构设计工具。