今年4月，教授托馬斯和他以前的兩個學生弗雷澤?休森(FraserHughson)和羅漢?博拉(RohanBorah)一起創(chuàng)辦了初創(chuàng)公司AllegroEnergy。這家初創(chuàng)公司試圖將其微乳液電池電解質(zhì)商業(yè)化，盡管其質(zhì)量主要是水，但已經(jīng)克服了通常阻礙水基解決方案的電壓限制。

電池電解液

電解質(zhì)位于電池的陽極和陰極之間，允許離子在兩個導體之間通過。在電池中，電解質(zhì)通常是水基的或使用有機溶劑，這兩種形式都有各自的問題。例如，以有機溶劑為基礎的溶液往往具有良好的電化學穩(wěn)定性，但價格昂貴，并有潛在的毒性。對于水基或含水電解質(zhì)，問題是溶液只能在1.23伏特時保持穩(wěn)定，此時水會分裂成獨立的氫和氧分子。

因此，當南恩教授開始把注意力放在電池存儲上時，他恰好遇到了這些困擾了研究人員幾十年的問題?！坝袝r候，我就想‘為什么不兩者兼顧呢?’”南恩教授在采訪時表示。

納米乳

當然，微乳液并不像把洗潔精和油加到水里那么簡單，而是水分子和疏水液體的結合，再加上一種表面活性劑，使這兩種通常排斥的溶劑結合在一起?；旧?，這種組合是在“微觀”層面上發(fā)生的，是無法分割的?！八跓崃W上是穩(wěn)定的，這讓它們很特別，這就是為什么我們可以將它們用于電池?！蹦隙鹘淌谡f。

南教授和他的聯(lián)合創(chuàng)始人的發(fā)現(xiàn)的關鍵是，如果你使用微乳液作為電池電解質(zhì)，你可以克服水煩人的1.2伏特的障礙?！斑@就是秘方?！蹦隙鹘淌谡f。

他補充說:“這很不尋常，通常情況下，當你做研究時，99%的情況下你都失敗了，但這馬上就起作用了。它打開了一個全新的研究世界?！?/p>

電解液的儲蓄

這個解決方案的美妙之處在于它的簡單，這使得它的制造極其便宜、公平、容易，而且碳密度更低。

根據(jù)這家初創(chuàng)公司的模型，超級電容器(這是Allegro計劃關注的第一種儲能形式)的價格中，有70%歸結于電解質(zhì)的成本。南教授說:“目前一升或一公斤的電解液成本約為10美元，而我們的成本僅為10美分。所以它要便宜100倍?！?/p>

目前在超級電容器中使用的電解質(zhì)也是空氣敏感的，因此在制造過程中需要一個保護氣氛?！斑@對我們來說沒有必要……這是制造業(yè)的一個巨大優(yōu)勢，因為它要便宜得多?！?/p>

“我們還對制造超級帽的碳足跡做了一些估計，僅僅因為沒有那種保護性的大氣，我們就節(jié)省了約70%的二氧化碳?！蹦隙鹘淌谘a充說。

AllegroEnergy的電解質(zhì)還幫助電池克服了一個頑固的悖論，即電池既是可再生能源的助燃劑，同時又具有極高的毒性，難以回收。一般來說，電解質(zhì)是電池中最危險和最具腐蝕性的元素之一，但Allegro的微乳液電解質(zhì)組合不存在任何“問題”，這使其符合循環(huán)經(jīng)濟的長期愿景。

用例:超級電容器

南恩教授發(fā)現(xiàn)了解決方案后，他和他的團隊開始篩選不同類型的電池，并評估在哪些地方效果最好。其中有兩個特別突出:超級電容器和氧化還原流電池。

超級電容器的工作原理與電池相似，但不涉及化學反應。而是簡單地通過物理分離電荷來儲存和獲取能量。

特斯拉已經(jīng)開始將超級電容(微型)與鋰離子電池連接在一起，在鋰離子電池上滑行之前，利用超級電容產(chǎn)生加速的能量爆發(fā)。

著眼于運輸業(yè)的潛力，Nann教授將首先關注澳大利亞最大的排放行業(yè)之一的采礦業(yè)。由于受到越來越多的審查，許多主要公司已經(jīng)開始承諾碳減排目標，南恩教授表示，這意味著他們所有的流程都將電氣化。當然，這提供了巨大的潛力。

超級電容的充放電速度非?？?，例如，紐卡斯爾的有軌電車就使用了超級電容，它在線路上停車的20秒內(nèi)充電。與有軌電車一樣，卡車和其他采礦運輸也遵循可預測的路線，這使得快速轉(zhuǎn)型的行業(yè)成為Allegro的完美候選。

用例:氧化還原流電池

柵極氧化還原流電池是Allegro計劃探索的另一個領域，無論是與超級電容器耦合，還是與電解液集成。

當你在電網(wǎng)層面儲存能量時，你想要的是一種既便宜又大的東西，而氧化還原流恰好適合這一點。但是你從中得到的能量和響應時間真的很糟糕……系統(tǒng)需要大約一分鐘才能對需求做出響應。

這些緩慢的響應時間抑制了電池對快速電涌和波谷的響應，這對電網(wǎng)穩(wěn)定性和頻率控制輔助服務(FCAS)市場的交易都是一個問題，這已被證明是澳大利亞大型電池極其有利可圖的市場。

南教授說:“如果你現(xiàn)在把氧化還原流電池和超級電容器結合起來，它的響應時間非常快，你幾乎可以對任何需求做出實時響應。”

電池制造障礙

由于Allegro的電解液價格低廉、易于生產(chǎn)且無毒，這家初創(chuàng)公司已經(jīng)遇到了一個障礙:澳大利亞的電池生產(chǎn)能力完全不足。

在南恩教授看來，有兩種解決方案。第一個也是最不可取的是將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到海外。

他說：“我們正在考慮的另一項戰(zhàn)略是從小規(guī)模起步，然后實現(xiàn)有機增長?！蹦壳埃@家初創(chuàng)公司正處于“實驗室規(guī)?！保隙鹘淌谙Ｍ摴灸軌蛑鸩綌U大小規(guī)模生產(chǎn)，并隨著收入的增加而繼續(xù)增長。

目前，Allegro還在尋找商業(yè)合作伙伴和合作者，這可能也會緩解一些生產(chǎn)僵局。