美成功研發(fā) 能量密度超百倍生物質(zhì)燃料鋰電池


美國科學(xué)家開宣布一種直接以生物質(zhì)為質(zhì)料的低溫燃料鋰電池,這種燃料電池只需憑借太陽能或廢熱就能將稻草、鋸末、藻類乃至有機肥料轉(zhuǎn)化為電能,能量密度比根據(jù)纖維素的微生物燃料電池高出近100倍。
這種技術(shù),在室溫下就能對生物質(zhì)進行處理,對原資料的請求極低,簡直適用于一切生物質(zhì),如淀粉、纖維素、木質(zhì)素,乃至柳枝稷、鋸末、藻類以及禽類加工的廢料都能被用來發(fā)電,假如缺少上述質(zhì)料,水溶性生物質(zhì)或懸浮在液體中的有機資料也沒有疑問,該設(shè)備既能夠在偏遠地區(qū)以家庭為單位小規(guī)模運用,也能夠在生物質(zhì)質(zhì)料豐厚的城市大規(guī)模運用。
生物質(zhì)燃料電池研討面對的難題是,具有碳—碳鏈的生物質(zhì)不易經(jīng)過慣例的催化劑,哪怕是寶貴的寶貴金屬催化劑分化,為了處理這個疑問,科學(xué)家研制出微生物燃料電池,使用微生物和酶來分化生物質(zhì),但這種辦法的缺陷是:微生物和酶只能挑選性地分化某些特定類型的生物質(zhì),對質(zhì)料的純度請求較高。
擔(dān)任此項研討的佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子工程學(xué)教授鄧玉林(音譯)和他的團隊經(jīng)過引入外界能量來歷來激活燃料電池的氧化復(fù)原反響。在新體系中,生物質(zhì)質(zhì)料被磨碎后與一種多金屬氧酸鹽(POM)催化物溶液相混合,以后被置于陽光或熱輻射下,作為一種光化學(xué)和熱化學(xué)催化劑,POM既是氧化劑也是電荷載體,在光輻射或熱輻射下,POM會使生物質(zhì)發(fā)作氧化,將生物質(zhì)的電荷運送到燃料電池的陽極,而電子則會被輸送到陰極,在陰極進行氧化反響,經(jīng)過外電路產(chǎn)生電流。鄧玉林表示,假如只是在室溫中將生物質(zhì)和催化劑混合,它們將不會發(fā)作反響,但一旦將其暴露在光或熱中,反響就會立刻開端。
試驗顯現(xiàn),這種燃料電池的運行時間長達20小時,這表明POM催化劑能夠再使用而無需進一步的處理,研討人員陳述稱,這種燃料電池的最大能量密度可達每平方公分0.72毫瓦,比根據(jù)纖維素的微生物燃料電池高出近100倍,接近現(xiàn)在效能最高的微生物燃料電池,在對處理進程進行優(yōu)化后應(yīng)該還有5倍到10倍的提高空間,將來這種生物質(zhì)燃料電池的功能乃至有望比美甲醇燃料電池。
鄧玉林說:“新技術(shù)一個主要的長處即是,它能夠在一個單一的化學(xué)進程中完結(jié)生物降解和發(fā)電。太陽能和生物質(zhì)能源是當(dāng)今世界主要的兩種綠色能源,咱們的體系將它們聯(lián)系在一起產(chǎn)生電力,一起也減少了對化石燃料的依靠?!?