能够储存光伏发电和风力涡轮机产生的能量的技术可以在能源行业的脱碳中发挥关键作用。太阳能电池和风力涡轮机的运行都依赖于合适的天气条件，电网规模的储能解决方案可以帮助存储太阳出来和风吹时产生的能量，以便以后使用。

这些存储解决方案中最有前途的是所谓的水性氧化还原液流电池(ARFB)，其设计用于在化学溶液中存储能量。这些电池具有多种优点，包括安全性、使用寿命长、功率容量大和制造成本低。

尽管有这些相当大的优点，但制造具有长使用寿命的可靠 ARFB 仍然具有挑战性，因为这些电池的性能严重依赖于其两侧之间的平衡，两侧分别包含带正电和带负电的电解质。ARFB 电池内部竞争性的水分解反应会损害其库仑效率，对两侧之间的平衡产生不利影响并缩短电池的使用寿命。

哈佛大学的研究人员最近推出了一种策略，通过实现温和的 pH 解耦水流电池，可以帮助减轻这种影响。《自然能源》中描述的这一策略需要使用弱酸性和弱碱性电解质，以减轻化学溶液之间的交叉，从而防止先前报道的效率降低。

“在 ARFB 的两种电解质之间建立 pH 值差异(pH 解耦)可以使电池电压超过 1.23 V 热力学水分解窗口，但酸碱交叉会损害效率和寿命，”Dawei Xi、Abdulrahman M. Alfaraidi 及其同事在他们的论文中写道。“我们采用弱酸性和弱碱性电解质来减轻交叉，实现高往返能量效率，开路电压 >1.7 V。”

研究人员创建的 ARFB 包含 pH 值约为 13 的带负电电解质和 pH 值约为 3 的带正电电解质。研究小组发现，他们的设计将电解质之间的交叉率显着降低至小于0.3 nmol s -1 cm -2，实现了1.7 V以上的开路能效和较长的使用寿命。

Xi、Alfaraidi 和他们的同事写道：“我们实施了酸碱再生系统，定期将电解质恢复到初始 pH 值。” “组合系统在稳定运行一周多的过程中，每天的容量衰减率<0.07%，往返能源效率>85%，库仑效率约为99%。成本分析表明，酸碱交叉的耐受性可以提高如果 pH 解耦 ARFB 实现了更高的电压输出和更低的电阻。”

研究人员采用的这种基于温和 pH 解耦的策略很快就能帮助提高 ARFB 的性能、寿命、倍率能力和能源效率。这反过来可能对未来可再生能源产生的能源存储产生重要影响，同时也可能有助于增强电网规模、远程供电和电动汽车充电系统。