去年二月，冬季風暴席捲美國，位於德克薩斯州的達拉斯氣溫驟降至攝氏負17 度，造成當地大規模停電，最高峰時近一千萬名德州居民受影響。事實上，因寒冷天氣而停電限電的情況也常見於中國北方等寒冷地區。供電不穩除了歸因於低溫天氣外，太陽能、風能這些在晴天或有風才能發電的再生能源由於很難儲存，一旦遇上極端天氣，便嚴重影響供電。
為此，香港中文大學（中大）機械與自動化工程學系副教授盧怡君教授及其團隊成功研發一種新型活性電解液，有助極端低溫天氣下安全、高效率地儲電，為全球各地社區帶來穩定供電，提高他們的生活質素。
盧教授表示﹕「德克薩斯州之前遭遇巨大暴風雪，在寒冷天氣下，當地太陽能和風力裝置無法如常運作，電網供電大受影響。要解決問題，可行方法之一是預先儲電作應急之用，但現有的電池技術難以做到。所以，我們決定去找一種能解決這難題的新材料。」
「再生能源是很好的概念，但太陽能和風能這些綠色能源只能間歇性地產電，如將它們連接至電網或電動汽車，未必可穩定供電，我們必須想辦法將再生能源儲起來。」她續說。
新材料助低溫下有效儲電
現時，再生能源主要利用鋰離子電池儲存電力，但這種電池易燃，如發生災難性故障，可能會造成火災。而液流電池相對較安全，將電解液儲存在外部儲罐內，透過泵和管道將電解液送到電池內部進行發電。但問題是電解液需要恆溫環境，於冰點以下會凍結。要令它運作起來，需要耗能加熱，成本相對較昂貴。
「我們在想，如能找到一種本身能在低溫甚至零度以下運作的物料改良電解液，即使在極度寒冷地區，電池亦毋須加熱就能儲電。」最終，盧教授的團隊成功找到一種嶄新活性物質「多電子雜多酸 H6P2W18O62」（HPOM）作為藥引。HPOM原本只是應用於催化和儲存能量的材料，但團隊發掘了它在低溫下發電的獨特潛能，並用之研發出一款新型活性電解液，能在低至攝氏負20度環境中仍不凍結。這種新型HPOM液流電池高效能、高壽命，其高功率密度達282.4 mW cm-2，在攝氏負20度仍能穩定運作超過800個生命周期（逾1,200小時）而不衰減。
為何新型活性電解液不易凍結？ 盧教授說﹕「這要回歸到化學的基本問題。如果想阻止某些東西凍結，其一方法是改變水分子的連接。當水變成冰時，水分子會互相以氫鍵連接，如能破壞氫鍵，就能防止凍結。HPOM本身可儲電，而且可以與水形成氫鍵和防止水積聚，以降低冰點，令電解液不易凍結。」
在新技術幫助下，「我們可以減少耗能去加熱電解液，甚至大多數情況下，毋須特別加熱處理。」盧教授表示，HPOM更有潛力實現以往一些不可能任務，例如用於缺乏足夠空間設置加熱系統，但需要電池發電的地下電氣裝置。
推動技術商品化
這項嶄新研發成果已刊登於著名國際學術期刊《Nature Energy》，更獲得科學界和能源行業的積極回應。盧教授說：「學術界對於我們能從現有材料中發現新的特性嘖嘖稱奇，更有業界友好問我何時會大批量生產這款電解液。在中國北方的嚴寒地區，電動車因低溫天氣而無法正常運作或只能開短程，電池的儲存量亦會急速下降，所以業界得知這項新技術時，他們都很興奮，希望它可以幫助當地居民。」
然而，要將技術商品化，需要循序漸進。盧教授預計兩年內進行大規模的原型製作示範，四年後將技術商品化，並說﹕「我們要證明這項技術適合商品化，就要成功應用在千瓦級功率的原型。」
