如果世界有一天看到电动汽车和可再生能源的繁荣，人们将需要比目前可用的更高效的电池。现在，研究人员表示，一种用于跟踪细胞中化学物质的夜光染料可以提供一种解决方案。这种化学物质boron-dipyrromethene，也称为BODIPY，它由一组碳环组成，这些碳环与一个硼原子和两个氟原子相连。BODIPY在“黑”光下发光。化学研究人员将其用作标记，以观察反应或确定生物系统在哪里吸收其他物质，例如镉。在这项新研究中，布法罗大学的一组化学家用一种特殊类型的电池测试了BODIPY的发电能力，这种电池称为还原氧化电池（或氧化还原电池）。研究人员发现，添加到乙腈溶液中的少量染料可以使电池充电和充电100次，而不会失去有效储存能量的能力。[改变世界的十大发明]在普通的可充电电池中，就像电脑和手机中使用的锂离子电池一样，电池化学成分的变化是固态的，电荷更难流动。锂离子电池使用锂作为电荷载体；锂放弃电子，从负极移动到正极。通常电池中含有碳和锂氧化物，两者都是固体（因此称为“固态”），因此电池的物质必须足够多孔，锂离子才能轻松通过。锂和碳层之间是一种液体电解质来携带电荷（它通常不是水，化学物质因不同制造商而异）。问题是经过反复的充电循环，电池内部的电极会降解，因为它们正在与电池中的其他化学物质发生反应。建造更好的电池布法罗大学化学助理教授、新研究的主要作者蒂姆·库克告诉《生活科学》，他的团队结合了两种不同的方法。第一种涉及使用氧化还原电池（氧化还原是还原氧化的缩写），它由两个由膜分开的液体室组成。在这个系统中，液体是正负极周围的电解质，通过这种设置，只需要找到溶解在液体中并释放电子的东西。库克说：“如果电荷载体处于溶液中，它就不会像其他电池在[电极]结晶时那样出现问题。”第二步是找到一种可以溶解在液体中并携带电子的物质。库克说，研究人员发现BODIPY是一种非常有效的电子载体；它既容易放弃又容易吸收电子。这意味着黑暗中发光的物质在传递能量方面更有效。这种氧化还原电池可能是比锂离子电池更安全的选择，锂离子电池有时会着火。这是因为其中的锂被电离了，这意味着它已经放弃了一个电子。这使得该元素与水中的氧气反应非常活跃，包括空气中的水分，形成氧化锂并释放氢气。库克说：“你剩下的是两个附着在水上的电离氢，我们有两个锂放弃了电子与水结合，这种反应也引发了大量的热量。”如果火花击中氢，氢会燃烧，或者电解质中使用的化学物质会与空气反应。（锂本身反应如此活跃，以至于化学课上一个流行的演示是将锂滴入水中，看着它冒泡并产生氢。）更安全的选择？当锂离子电池着火时，通常是因为电池外壳破裂，将内部暴露在空气中，或者是因为分隔电池内部化学物质的膜损坏，导致电池内部发生反应。这些反应会产生气体、热量，有时还会着火。[9种奇怪的方式你的技术设备可能会伤害你]库克说：“基于[锂的电池有大量能量，如果出现机械故障，比如膜隔膜破裂，电池会同时放电，产生巨大的热量。最近，三星召回了其Galaxy Note 7智能手机，因为有故障的电池在某些情况下会爆炸或着火。 研究人员说，这些电池问题可能发生在任何lithium-ion-dependent的电池系统中。氧化还原电池中的液体被储存在罐中，并且可以通过电池的体积进行回收。根据这项研究，最终，即使氧化还原电池也会降解，但是新鲜的液体供应可以让它们再次使用。在地球上库克说，这项技术最初是在美国航天局为太空探测器开发的，但是该机构最终为航天器找到了更好的电池解决方案。然而，研究人员说，氧化还原电池可能对更多的地球应用有用。科学家说，虽然氧化还原电池的液体会氧化，但库克团队使用的乙腈不会燃烧。库克补充说，重要的是要注意他的电池测试只在桌面系统上进行，只产生几伏电压。但他说，只需要少量浓度的BODIPY就可以获得结果。库克说，缺点是氧化还原电池通常必须更大，因为它们的能量密度更小，所以它们很可能更适合在家庭和汽车中储存大量电力，而不是手机。使用库克目前的化学混合物，大约1320加仑（5000升）可以为一所房子供电。这意味着对于一个四居室的房子来说，一个化粪池大小的电池。库克认为，通过对BODIPY浓度的一些研究，他可以将所需的体积降至大约175加仑（660升），大约相当于冰箱或大型鱼缸的大小，他说。与此同时，如果可再生能源不断取得进展，未来家庭对高效电池的需求可能不会那么远。库克说：“以前我们并不真正需要中到大规模的储能。”“现在，在过去的十年里，液流电池[正在成为[的一个热门研究领域。”这项研究发表在11月16日的《化学化学》杂志上。《生活科学》的原创故事。