研究發現可替代能源――木頭電池
對于風(feng)(feng)能和太陽(yang)能來(lai)說,當前(qian)(qian)最主要(yao)的問題不(bu)是(shi)它(ta)們的成本(近幾年成本已經下跌(die)到可(ke)以接受的地步了),而是(shi)它(ta)們的供能具(ju)有間歇性。也(ye)就(jiu)是(shi)說,要(yao)想在無風(feng)(feng)和日落(luo)后向(xiang)電網輸(shu)電,就(jiu)得在大風(feng)(feng)和日照時存儲電能,但目前(qian)(qian)成本相當昂貴。
也(ye)(ye)許采用大(da)(da)量(liang)廉價的(de)(de)材料做電池(chi)可(ke)以轉變現狀(zhuang),這也(ye)(ye)是Grzegorz Milczarek(波蘭波茲蘭工業大(da)(da)學)和Olle Inganas(瑞典林雪平(ping)大(da)(da)學)這周發表在《科學》雜志上的(de)(de)論文受到矚目的(de)(de)原因。這兩(liang)位(wei)研究人員瞄(miao)準了電池(chi)的(de)(de)三組(zu)件之一――陰(yin)極,即用造紙(zhi)廠的(de)(de)廢液來代替。
任何電池都包含兩個電極(陰極和陽極)和電解質。電流可以以陽離子的形式(比如質子,也就是氫原子的原子核)經過電解質從陽極流到陰極,以平衡電子的電流,同時電子以同樣的方式流過外部電路,在電子流回到電池前,它還可以做一些有用功。在(zai)充電(dian)(dian)過程中,比如在(zai)太陽能電(dian)(dian)池(chi)提供電(dian)(dian)流的作用下,電(dian)(dian)子(zi)會被(bei)推向相(xiang)反方向,同(tong)時(shi)離子(zi)被(bei)還原。
電解質通(tong)常由大(da)量簡單易得的化學物質組(zu)成(cheng)(所以通(tong)常很廉價(jia)),但電極卻不(bu)是(shi),它(ta)一(yi)般由金(jin)屬(shu)構成(cheng)(比如鉛、鋅、鎳或鋰(li)),這將使電網(wang)(wang)的電池(chi)(chi)組(zu)異常昂貴,所以制作(zuo)低成(cheng)本電極對電網(wang)(wang)電池(chi)(chi)組(zu)來說將是(shi)一(yi)個重大(da)的突破,這也是(shi)Dr Milczarek 和 Dr Inganas希望(wang)這種(zhong)陰極能(neng)夠成(cheng)功的原(yuan)因。
良好的(de)陰極材料必須能(neng)夠(gou)大量地以(yi)陽離子或者電子的(de)形式存儲電能(neng)。木質(zhi)(zhi)素(su)(su)(su)作為木頭(tou)的(de)兩大組份之一,改良之后具有良好的(de)潛質(zhi)(zhi),并且(qie)木質(zhi)(zhi)素(su)(su)(su)非常廉價。而紙的(de)主(zhu)要(yao)成分是纖維素(su)(su)(su),也就是木頭(tou)的(de)另一種組份,所以(yi)從造紙廠(chang)里排出的(de)那些(xie)黑色(se)或棕色(se)廢(fei)液,其主(zhu)要(yao)成分就是木質(zhi)(zhi)素(su)(su)(su)。
Dr Milczarek 和 Dr Inganas認為(wei),木(mu)質素分(fen)子適合做陰(yin)極是(shi)因為(wei)他們含有大(da)量的(de)酚(fen)類(lei)(lei),這些(xie)酚(fen)類(lei)(lei)很容(rong)易轉變(bian)成(cheng)醌類(lei)(lei),而(er)醌類(lei)(lei)在這里(li)就是(shi)至關重要的(de)成(cheng)分(fen),因為(wei)它能與(yu)聚吡咯結(jie)合,提(ti)供陰(yin)極所需的(de)質子和電子受體。聚吡咯雖不像木(mu)質素那么便宜,但和金屬比起來(lai)還是(shi)比較經濟的(de)。
兩位研究人員已通(tong)過測量(liang)證實,木(mu)質素(su)-聚吡(bi)咯陰極確(que)實是一(yi)種有(you)效的陰極,能(neng)夠(gou)大量(liang)的存儲電(dian)能(neng),但很明顯,這還不夠(gou),如(ru)果能(neng)夠(gou)再找(zhao)到(dao)一(yi)種同(tong)樣廉價的陽極的話,那么高可靠、不間斷(duan)的可替代能(neng)源――木(mu)頭(tou)電(dian)池時代也許就會來臨。