在這個瞬息萬變的世界中，我們面臨著乙個不可避免的問題——能源。 能源是我們社會發展的基礎，也是現代生活的基石。
早在遠古時代，人類就學會了在勞動中保留和使用火，掀起了第一次能源革命，人類有了控制自然資源的能力。 炭烤肉是現階段的典型場景。
18世紀70年代，世界上第一台以煤炭為燃料的蒸汽機問世，第二次工業革命將人類帶入蒸汽時代，燃煤的蒸汽火車大大提高了人類的運輸能力。
隨著電磁學的發展，人們陸續製造出具有實用價值的發電機和電動機，便於傳輸和使用的電力取代了內燃機，標誌著人類第三次能源革命的到來。 現在燒烤可以用電烤箱烤，還有電車用電動高鐵。
Veer 畫廊）。
然而，傳統的化石燃料能源並非無限，其使用過程中產生的汙染和溫室氣體排放對我們的環境產生了影響。 這使得新能源的發展顯得尤為重要和迫切。
全球氣候變化已成為人類發展面臨的最大挑戰之一，極大地促進了全球應對氣候變化的政治共識和重大行動。 全球氣候變化對全球人類社會構成重大威脅。
*政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2024年10月的報告認為，為了避免極端傷害，世界必須將全球變暖限制在1最多 5 個。 只有到21世紀中葉，世界才能實現溫室氣體淨零排放。 為了實現溫室氣體零排放的目標，尋找和開發環境友好型替代能源是發展的重中之重，其中光伏發電和風力發電是我們非常熟悉的良好替代能源。
目前，我國集中式光伏發電和風力發電已位居世界第一，但這兩種發電方式不穩定，無法直接併入電網。 電網分為發電端和用電端，發電端要針對用電端需要多少功率實時調整發電功率。 火力發電站可以通過調節燃料燃燒量來控制發電量，而光伏發電和風力發電則由自然條件決定。
到了晚上，照明用電需求增加，但光伏發電不可用。 對於風力發電來說，自然界中風力發電的波動也會導致發電量的波動，從而導致電能的浪費。
儲能技術的出現是高效利用可再生能源的絕佳驅動力。
作者自製）。
如果把電比作水，發電端相當於從水裡出來的水龍頭，而電端就是水管。 新能源水龍頭產生的水量不一定總能滿足水管的流量需求，儲能技術起到了蓄水池的作用。 通過儲能技術儲存一定量的電力，使發電端的多餘發電量可以儲存起來，以滿足發電量不足時用電側的需求。
與抽水蓄能電站、壓縮空氣儲能站、電解水儲氫相比，電化學儲能技術不受地質、地形、環境的限制，可直接儲存和釋放電能，具有很大的行業前景。
目前，在電化學儲能行業中，鋰電池佔據市場主導地位，但由於鋰離子電池使用中鋰枝晶增長的問題尚未解決（鋰離子電池在使用過程中，金屬鋰的積累形成的枝晶狀金屬會在負極產生， 這會降低電池的效能，並可能導致電池短路、燃燒或**）在大規模應用中存在較高的安全風險。
為了解決現有電池的各種缺陷，研究人員可以說是絞盡腦汁，以獲得高效能、環保安全等“優秀”的電池。 接下來，我們想介紹一種極其環保的儲能電池，在儲能過程中不忘吸收二氧化碳，助力碳中和——水系有機液流電池。
參考文獻 1）。
水系有機液流電池的型號如上圖所示，包括儲罐、電解液、迴圈管路、迴圈幫浦、電極板、集流體、隔膜等部件。 這種型別的電池通過溶解在水中的有機物的化學反應來儲存或釋放能量。
正極和負極電解質是具有可逆電化學氧化還原能力的有機分子（即電活性有機分子），並儲存在兩個單獨的罐中。 電解液由迴圈幫浦驅動，通過迴圈管道輸送到電極表面，進行電化學氧化還原反應，儲存或釋放能量。
電極板、集電器和隔膜構成了電池的主體。 電極板通常為帶有流槽的高密度石墨板，起到電子和流體通路的作用。 集流體是電活性有機分子發生氧化還原反應的地方，常採用比表面積高的導電材料，如碳氈、石墨氈、柔性碳布或複寫紙等。 為了有效抑制電活性有機分子的交叉，讓H+、Na+、K+、Cl-等帶電離子通過平衡電荷，一般採用陽離子交換膜來適應帶負電的有機物，陰離子交換膜適應帶正電荷的有機物。
來自西湖大學的Pan Wang團隊與哈佛大學和中國科學院大學的研發團隊合作，開發了一類基於吩嗪（fēn qín）衍生物的水溶性有機儲能小分子，並提出了一種實現水系有機液流電池充放電過程中電化學碳捕獲一體化的方法。
參考文獻 2）。
這類電池在充電過程中，電解液中的每個儲能分子都儲存著電能，原本中性的電解質環境轉化為易溶解二氧化碳的鹼性環境，可以有效地將二氧化碳溶解在空氣中。
參考文獻 2）。
在放電過程中，儲能分子在將鹼性環境變成酸性環境的同時釋放電能，二氧化碳在酸性環境中的溶解度較低，因此從電解液中逸出，再次成為氣體，因此被收集起來。
電池的充放電導致電解液的酸鹼度“晃動”，科學家利用這一特性來捕獲和收集空氣中的二氧化碳。 研究團隊進行了實驗，發現經過200次迴圈後，電池的效率仍然很高，經過第一次計算，發現這種電池的效率並不遜色於一些新電池，這一結果發表在《自然能源》雜誌上。
人類在古代依靠木柴中植物固定的生物質能來加熱取暖，到使用能量密度較高的石油和煤炭，再到現在將太陽能、風能甚至原子能直接轉化為便於傳輸的電能， 被成千上萬的家庭使用。對能源的需求正在增加，但對環境的影響也越來越大。 開發高效、環保、安全的能量收集和儲存裝置是人類可持續發展必須克服的技術障礙。
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出品方：科普中國。
作者：《海中鹹魚》（中國科學院長春光學機械研究所光學碩士）
出品方：中國科博會。