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清華大學的研究人員開發出一種混合電池，它不僅能儲存和供應電力，還能生產糠醇和糠酸等有價值的化學品。這種兩用系統結合了充電電池和氧化還原液流電池的特點，在電池充電或放電的同時，利用專門的催化劑將生物質衍生的糠醛轉化為有用的化學品。

可充電電池將電能儲存在電極材料中，而氧化還原液流電池則使用儲存在連接電極的儲液罐中的化學物質。科學家們最近設計出了一種混合電池系統，它不僅能儲存和提供電能，還能在流動系統中生成有用的化學物質。在使用過程中，糠醛-氫氧化鎳電池可將生物質來源的糠醛轉化為糠醇或糠酸。

糠醛是一種由農業生物質中常見的戊糖形成的小分子，被認為是一種重要的平臺化學品，可以從中獲得多種中間體，用于各種用途。它可以被氧化成糠醛酸，糠醛酸是一種食品防腐劑，也是合成藥物和香料的中間體。

糠醛還原后可轉化為糠醇，是樹脂、香料和藥物的前體。段浩宏和來自中國北京清華大學的研究團隊現已成功地在混合液流電池的運行過程中獲得了這兩種增值化學品，從而提高了電池系統的成本效益。

標準的可充電電池在充電時將電能儲存在電極中，并在放電時將電能輸入電路。另一種電池類型是氧化還原液流電池，它將電能儲存在化學物質中，化學產物在兩種狀態之間循環，并留在電池中。結合這兩個概念，研究人員調查了這種電池在儲存或提供能量的同時能夠產生額外化學物質的程度。

突破性進展是陽極的雙功能金屬催化劑。這種催化劑由銠-銅單原子合金制成，在電池充電時能順利地將電解液中的糠醛轉化為糠醇，而在電池放電時則形成糠酸。在陰極方面，研究人員發現了一種摻鈷氫氧化鎳材料，類似于傳統鎳鋅電池或鎳氫電池中使用的陰極材料。

這種電池組件形成了一個真正的兩用電池系統：在充電（使用太陽能電池）后，四個串聯的混合電池能夠運行各種設備，包括 LED 燈和智能手機，同時在電池循環過程中不斷產生糠醇和糠酸，這些化學物質通過一個流動系統被帶走。

作者發現，這種新型混合電池在能量密度和功率密度方面可與一些普通電池相媲美，但它能同時提供電能和增值化學品。在儲存 1 千瓦時能量的同時，可生產 0.7 千克糠醇，而當系統提供 0.5 千瓦時的能量時（一臺冰箱可在此能量下運行幾個小時），可生產 1 千克糠酸。不過，糠醛會不斷進入系統，必須將產品與電解液分離。

該團隊的混合概念朝著提高可充電電池的可持續性和成本效益邁出了一步，但仍需進一步發展這一概念。

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