风能和太阳能等可再生能源解决方案按照自然的时间表运行。当太阳开始燃烧或微风吹来时，动力充沛 - 但不一定是在消费者需要的时候，就像在炎热，平静的夏夜。
从这些间歇性源中储存能量引起了人们的兴趣，但实际经济学和基础化学限制了绿色能源的广泛使用。存储是可行的，不会增加可再生电力的价格，而不会使其价格高得令人无法接受。由于成本相对较低，化石燃料仍然是世界上主要的能源。
为了让续约成为一次战斗机会，由哈佛大学的工程师和化学家领导的团队将使用美国能源部高级研究计划局能源(ARPA-E)计划提供的为期一年，60万美元的创新补助金来开发新型蓄电池 根据表现，补助金可能需要续签一年以上。该奖项是ARPA-E通过其旨在支持创新能源技术的“OPEN 2012”计划的1.3亿美元融资计划的一部分。
该技术被称为液流电池，可提供基于环保小有机分子的经济高效的电网规模电能存储。由于实际实施是该计划的核心驱动因素，研究人员正在与商业电化学系统开发商Sustainable Innovations，LLC合作。
“如果我们要从风力涡轮机和光伏发电等间歇性可再生能源产生大部分电力，则需要储存大量能源，”首席研究员Michael Aziz，Gene和Tracy Sykes材料与能源技术教授哈佛工程与应用科学学院(SEAS)。“目前这种大规模存储问题还没有成本效益的解决方案。液流电池可以使固定存储在市场上可行，这将使风能和太阳能取代更多的化石燃料。”
一种高度可再充电的燃料电池，液流电池适合于以液体化学品的形式存储大量电能，所述液体化学品流过电化学转换硬件并且外部存储在可以任意大的廉价罐中。这允许设计者独立地确定电化学转换硬件(设定峰值功率容量)和化学储罐(设定能量容量)的大小。
相比之下，在诸如汽车和移动设备中常见的固体电极电池中，电力转换硬件和能量容量被一起封装在一个单元中，并且不能解耦。因此，它们可以在排水前保持不到一小时的峰值放电功率。研究表明，需要1到2天(白天/黑夜的周期)来提供可通过当前电网调度的风能和太阳能等可再生能源。
例如，为了从1兆瓦的风力涡轮机(50兆瓦时)存储50小时的能量，可能的解决方案是购买具有50兆瓦时的能量存储的固体电极电池。然而，当需要仅1兆瓦时，支付50兆瓦电力容量的有效结果几乎没有经济意义。
“不仅现有的固态电池不能用于存储间歇性风能和太阳能，而且目前正在开发的液流电池也有其自身的局限性，”阿齐兹说。“用于存储在液流电池中的化学品可能很昂贵或难以维护。”
例如，钒氧化还原液流电池 - 受到最多关注的化学类型 - 限制了商业空间，因为钒的高价格确定了每千瓦时存储成本。钠 - 硫电池的组件处于熔融状态，需要在温室中将罐保持在非常高的温度。成本和复杂性限制了它们的使用。
阿齐兹认为，使用特定类别的小有机分子可能是关键。他的团队已经研究过的这些分子存在于植物中，可以非常低的成本人工合成。它们也是无毒的，可以在室温下储存。此外，它们在能量储存所需的化学状态之间非常有效地循环。
作为材料科学专家和高性能流通池开发商，Aziz将致力于分子和电极电化学以及流通池开发。加入他的将是Roy Gordon，Thomas Dudley Cabot化学教授和材料科学教授，他将负责分子的化学筛选和合成以及实际的电催化和保护涂层。AlánAspuru-Guzik是化学和化学生物学系的副教授，他将利用他开创性的高通量分子筛选方法来鉴定最佳分子。可持续创新有限责任公司总裁兼首席执行官Trent M. Molter将提供在商用电化学系统中实施这些创新的专业知识。
“我们认为我们的特殊方法可以优于其他液流电池，例如更高的功率密度，高效率，廉价的化学品和更安全的储能类型，”Aziz说。“该计划的成功将使风能和光伏等间歇性可再生能源随意调度，从而使他们能够满足我们大部分的电力需求。”
Aziz预计将新一代液流电池用于本地储能，例如在配有屋顶太阳能电池板的房屋或办公室的地下室，或者在更大规模的情况下，直接集成到风能和太阳能农场中。该技术甚至可以在偏远地区的铅酸蓄电池中竞争太阳能存储，而无需接入电网。
“虽然不能消除化石燃料，但流动电池存储可能会在现有的能源系统和市场中消除这样做的障碍，”阿齐兹说。“仅靠最好的工程和化学品还不足以解决我们的能源挑战。与现有基础设施的兼容性几乎始终是必不可少的，经济可行性始终是必不可少的。流动电池可能在我们从化石燃料的过渡中发挥巨大作用，我非常很高兴哈佛有机会发展潜在的改变游戏规则。
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