由于太阳能和风能的波动，加州在向可再生燃料过渡时需要新的电力储存技术。罗伯特-韦茅斯（Robert Waymouth）领导的斯坦福大学团队正在开发一种利用液态有机氢载体（LOHC）在液体燃料中储存能量的方法，重点是在不产生氢气的情况下在异丙醇中转换和储存能量。
斯坦福大学的科学家们正在开发新的异丙醇生产催化系统，以优化能量的保持和释放，从而改进液体燃料的储存方法。随着加州向可再生燃料的快速转型，它需要能够为电网储存电力的新技术。太阳能发电量在夜间和冬季都会下降。风能则时好时坏。因此，该州在很大程度上依赖天然气来平抑可再生能源电力的高低起伏。
人文与科学学院罗伯特-埃克斯-斯温（Robert Eckles Swain）化学教授罗伯特-韦茅斯（Robert Waymouth）说："电网使用能源的速度与你产生能源的速度相同，如果你当时没有使用它，而你又无法储存它，就必须把它扔掉。"
韦茅斯正带领斯坦福大学的一个团队探索一种新兴的可再生能源储存技术：液态有机氢载体（LOHCs）。氢气已被用作燃料或发电手段，但氢气的储存和运输却非常棘手。
"我们正在开发一种在液体燃料中选择性转换和长期储存电能的新策略，"《美国化学学会杂志》上详细介绍这项工作的研究报告的资深作者韦茅斯说。"我们还发现了一种新型的选择性催化系统，可以在不产生气态氢的情况下将电能储存在液体燃料中"。
液体电池
用于为电网储存电力的电池，以及智能手机和电动汽车电池都使用锂离子技术。由于储能规模巨大，研究人员仍在继续寻找能够补充这些技术的系统。
这些候选物质中包括低浓度氢氧化物，它可以利用催化剂和高温储存和释放氢气。有朝一日，LOHC 可以广泛发挥"液体电池"的功能，储存能量并在需要时高效地将其作为可用燃料或电力返回。
韦茅斯团队研究将异丙醇和丙酮作为氢能储存和释放系统的成分。异丙醇（或称擦拭用酒精）是一种高密度液态氢，可以通过现有基础设施储存或运输，直到将其用作燃料电池的燃料，或在不排放二氧化碳的情况下释放氢气以供使用。
然而，用电生产异丙醇的方法效率很低。水的两个质子和两个电子可以转化为氢气，然后催化剂可以用氢气生产异丙醇。韦茅斯说："但在这个过程中，你并不想要氢气。它的单位体积能量密度很低。我们需要一种方法，在不产生氢气的情况下，直接用质子和电子制造异丙醇。"
这项研究的第一作者丹尼尔-马龙（Daniel Marron）最近刚刚完成了斯坦福大学的化学博士学位，他确定了如何解决这个问题。他开发了一种催化剂系统，可将两个质子和两个电子与丙酮结合，从而选择性地生成 LOHC 异丙醇，而不会产生氢气。他使用铱作为催化剂实现了这一目的。
一个关键的惊喜是，二茂钴是一种神奇的添加剂。二茂钴是一种非贵金属钴的化合物，长期以来一直被用作简单的还原剂，而且价格相对低廉。研究人员发现，在这一反应中，二茂钴作为助催化剂的效率非同一般，它能直接向铱催化剂提供质子和电子，而不是像之前预期的那样释放出氢气。
根本的未来
钴已经是电池中的一种常见材料，需求量很大，因此斯坦福大学的研究小组希望他们对二茂钴特性的新认识能够帮助科学家们为这一过程开发其他催化剂。例如，研究人员正在探索更为丰富的非贵重地球金属催化剂，如铁，以使未来的 LOHC 系统更加经济实惠和可扩展。
韦茅斯说："这是基础科学，但我们认为我们已经找到了一种新策略，可以更有选择性地将电能储存在液体燃料中。"
随着这项工作的发展，人们希望 LOHC 系统能够改善工业和能源行业或单个太阳能或风能农场的能源存储。尽管幕后工作复杂而具有挑战性，但正如韦茅斯所总结的那样，这个过程实际上非常优雅："当拥有有多余的能量，而电网又没有需求时，就它储存起来。当需要这些能量时，就可以将其作为电能返回。"
编译来源：ScitechDaily