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(jī)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(jìn)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(jī)資料也沒有疑問，該設(shè)備既能夠在偏遠(yuǎn)地區(qū)以家庭為單位小規(guī)模運(yùn)用，也能夠在生物質(zhì)質(zhì)料豐厚的城市大規(guī)模運(yùn)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(gè)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(xiàng)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(tuán)隊(duì)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(huì)使生物質(zhì)發(fā)作氧化，將生物質(zhì)的電荷運(yùn)送到燃料電池的陽極，而電子則會(huì)被輸送到陰極，在陰極進(jìn)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(huì)發(fā)作反響，但一旦將其暴露在光或熱中，反響就會(huì)立刻開端。

試驗(yàn)顯現(xiàn)，這種燃料電池的運(yùn)行時(shí)間長達(dá)20小時(shí)，這表明POM催化劑能夠再使用而無需進(jìn)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(dá)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(jìn)程進(jìn)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(gè)主要的長處即是，它能夠在一個(gè)單一的化學(xué)進(jìn)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。”