储存能量的新方法：电化学技术可以帮助减少对化石燃料的依赖

麻省理工学院化学工程副教授Fikile Brushett领导的一个小组致力于开发更有效的能量存储方式，包括可用于存储风能和太阳能产生的能量的电池。

麻省理工学院化学工程学副教授Fikile Brushett在其化学科学生涯中获得了不同寻常的灵感来源：尼古拉斯·凯奇（Nicolas Cage）在1996年的电影《岩石》中扮演的角色。在影片中，凯奇描绘了一位联邦调查局的化学家，他追捕了一群流氓的美国士兵，这些士兵拥有化学武器，并占领了恶魔岛。

“很长一段时间以来，我真的很想成为一名化学家，并与化学战剂一起为联邦调查局工作。那是目标：要成为尼克·凯奇（Nick Cage），“当初将这部电影看成是一名高中生，居住在华盛顿郊区的马里兰州银泉市的Brushett回忆道。

尽管他最终没有加入联邦调查局或使用化学武器（他说这可能是最好的），但他确实追求他对化学的热爱。Brushett在麻省理工学院的实验室中领导着一个小组，致力于开发更有效和可持续的能源存储方式，包括可用于存储风能和太阳能发电的电池。他还正在探索将二氧化碳转化为有用燃料的新方法。

他说：“目前，全球能源经济的基础是液态化石燃料，能源需求正在增长。”“我们面临的挑战是碳排放与不断增长的能源需求紧密相关，并且碳排放与气候动荡以及污染和健康影响相关。对我来说，这是一个非常紧迫，重要和鼓舞人心的问题。”

“知识体系”

布什特（Brushett）的父母在他出生前的1980年代初移民到美国。他的母亲来自南非，是英语作为第二语言的老师，父亲是经济学家，来自英国。布什特（Brushett）大部分在华盛顿地区长大，但由于父亲在世界银行（World Bank）的工作，他在津巴布韦（Jimbabwe）住了四年。

Brushett记得这是一个田园诗般的时间，他说：“学校下午1点结束，所以您几乎整个下午都在学校做运动，或者您可以回家在花园里玩。”

六年级时，他的家人回到华盛顿地区，在高中时，他开始对化学，其他科学科目和数学感兴趣。

在宾夕法尼亚大学，他决定主修化学工程，因为有人建议他，如果他喜欢化学和数学，那么化学工程将是一个很好的选择。在享受某些化学工程课程的同时，他开始与其他人奋斗。

“我记得在chemE上确实度过了一段艰难的时光，而且我很幸运有一位非常优秀的学术顾问，他说：'听着，chemE对某些人来说很难。有些人会立即得到它，对于有些人来说，它需要花一些时间才能沉入其中。”他说。他回忆说，在大三的时候，各种概念就开始流行起来。“这些单元不是将课程视为独立的单元，而是开始聚集在一起并流入知识体系。我能够看到课程之间的相互联系。”

当他最初对分子生物技术（工程蛋白和其他生物分子领域）最感兴趣时，他最终与他的学术顾问John Vohs在反应工程实验室工作。在那里，他研究了催化表面如何影响化学反应。在沃斯（Vohs）的推荐下，他向伊利诺伊大学香槟分校（Urbana-Champaign）的研究生院求学，并在那里从事电化学项目的研究。他与博士导师保罗·肯尼斯（Paul Kenis）合作开发了微流体燃料电池，该燃料电池可以作为便携式电源使用多种不同的燃料。

在研究生三年级时，他开始申请教师职位，并在麻省理工学院工作，他接受了该职位，但被推迟了两年，因此可以在阿贡国家实验室做博士后。在那儿，他与科学家和工程师一起对电化学储能进行了广泛的研究，并对液流电池产生了兴趣，液流电池现在是他在麻省理工学院实验室的主要重点领域之一。

建模新技术

与为我们的手机和笔记本电脑供电的可充电锂离子电池不同，液流电池使用大容量的液体罐来存储能量。这种电池传统上非常昂贵，因为它们依赖于昂贵的电活性金属盐。Brushett正在研究使用源自有机化合物的廉价电活性材料的替代方法。

这样的电池可用于存储由风力涡轮机和太阳能电池板间歇产生的电力，从而使它们成为更可靠，高效和具有成本效益的能源。他的实验室还致力于将二氧化碳，废物和温室气体转化为有用燃料的新工艺。

在相关的研究领域中，Brushett的实验室对潜在的新技术进行“技术经济”建模，以帮助他们评估该技术的哪些方面需要最大的改进以使其在经济上可行。

他说：“借助技术经济模型，我们可以为基础科学设计目标。”“我们一直在寻找限速步骤。是什么阻止了我们前进？在某些情况下，它可能是催化剂，在其他情况下，它可能是膜。在其他情况下，它可能是设备的体系结构。”

一旦确定了这些目标，在这些领域工作的研究人员就会更好地了解他们需要专注于什么才能使特定技术起作用。

“这是我为研究感到最骄傲的一件事–希望开放或揭开这个领域的神秘面纱，并允许更多的研究人员进入并增加价值，我认为这对于发展科学和发展至关重要。新想法，”他说。