石墨烯電池利用環境熱量自行充電

這是一個有趣的創意,用于制作電池。水溶液中離子的熱運(yun)動是巨大(da)的,室(shi)溫下達每秒(miao)幾(ji)百(bai)米。但很(hen)少有(you)(you)人研究(jiu)(jiu)這(zhe)一過程,也沒有(you)(you)人研究(jiu)(jiu)它可能產生電(dian)流。進行這(zhe)一研究(jiu)(jiu)的徐子涵(Zihan Xu)是香港理工大(da)學(Hong Kong Polytechnic University)的,他和幾(ji)個同伴不僅(jin)研究(jiu)(jiu)這(zhe)個過程,而且似乎也掌握了。

石墨烯電池在(zai)飽和氯化銅溶液中,時間(小時、天數)和產(chan)生電壓的關系。來源:香(xiang)港(gang)理工大學
這些家伙已經制成(cheng)電(dian)路,其中包含LED,用電(dian)線連(lian)接(jie)到帶狀石(shi)墨烯。他們(men)只是把石(shi)墨烯放在氯化(hua)銅(copper chloride)溶(rong)液中,進行觀察。果然(ran),LED燈(deng)亮了。實際上,他們(men)需要6個石(shi)墨烯電(dian)路,形成(cheng)串(chuan)聯,這樣就可(ke)產生所需的(de)2V,使(shi)LED燈(deng)發亮,就可(ke)以得(de)到這個圖(tu)片。
徐子涵(han)和同事說,這里發生情況(kuang)就(jiu)是(shi)這樣。銅離(li)子具有(you)(you)雙重(zhong)正電荷,穿過(guo)溶(rong)液的(de)速度約(yue)每(mei)秒300米,這是(shi)因為(wei)溶(rong)液在室(shi)溫下的(de)熱能量(liang)(liang)。當離(li)子猛烈撞(zhuang)入(ru)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)帶(dai)時,碰撞(zhuang)會產生足夠的(de)能量(liang)(liang),使不在原(yuan)位的(de)電子離(li)開(kai)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)。這些電子有(you)(you)兩種(zhong)選(xuan)擇:可以離(li)開(kai)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)帶(dai),和銅離(li)子結合,也可以穿過(guo)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi),進(jin)入(ru)電路。
原(yuan)來,流動的(de)電(dian)(dian)子(zi)在石墨(mo)(mo)烯中更快(kuai),超過它穿過溶液的(de)速(su)度,所以(yi)電(dian)(dian)子(zi)自然會選擇路徑,穿過電(dian)(dian)路。正是(shi)(shi)這(zhe)一點點亮了LED燈(deng)“釋(shi)放的(de)電(dian)(dian)子(zi)更傾(qing)向(xiang)于穿過石墨(mo)(mo)烯表面,而不是(shi)(shi)進入(ru)電(dian)(dian)解(jie)液。我們的(de)設(she)備(bei)就是(shi)(shi)這(zhe)樣產生電(dian)(dian)壓(ya)的(de),”徐子(zi)涵說。

因此(ci),這(zhe)個(ge)裝置(zhi)產生的(de)(de)能量來自周圍環境的(de)(de)熱(re)(re)量。這(zhe)些家伙說,他(ta)們(men)可(ke)以提高電(dian)流(liu),只需加熱(re)(re)溶液,也可(ke)用超聲波加快銅離子。他(ta)們(men)甚(shen)至聲稱,只依靠周圍熱(re)(re)量,就可(ke)以使他(ta)們(men)的(de)(de)石墨(mo)烯電(dian)池持續(xu)運行20天。但(dan)是(shi),還有一個(ge)重要的(de)(de)問號(hao)。另一個(ge)假(jia)設是(shi)某種化學反應產生電(dian)流(liu),就像(xiang)普(pu)通的(de)(de)電(dian)池。
然而,徐(xu)子(zi)涵(han)和同事說,他(ta)(ta)們排除了這(zhe)一點,因為進行了幾組控(kong)制實驗。然而,這(zhe)些是在(zai)一些補充材料(liao)中介紹的(de)(de),他(ta)(ta)們似(si)乎(hu)并沒有放在(zai)arXiv網站上。他(ta)(ta)們需要(yao)公開這(zhe)些,要(yao)趕在(zai)別人做(zuo)出嚴肅聲明(ming)之前。從表面價值來(lai)看,這(zhe)看起來(lai)是一項非常重(zhong)要(yao)的(de)(de)成果(guo)。其他(ta)(ta)人也在(zai)石墨烯中產生過電流,但(dan)只是讓水流過它,所以(yi)(yi)這(zhe)并不真的(de)(de)使人吃驚,移動(dong)(dong)的(de)(de)離子(zi)也可(ke)以(yi)(yi)產生這(zhe)樣的(de)(de)效果(guo)。這(zhe)預示著清(qing)潔(jie)的(de)(de)綠色電池(chi),只依靠環(huan)境熱量(liang)驅動(dong)(dong)。徐(xu)子(zi)涵(han)和同事說:“這(zhe)代表著一個巨大(da)的(de)(de)突(tu)破(po),研(yan)究(jiu)的(de)(de)是自(zi)驅動(dong)(dong)技術(shu)”。
我們希望他們是正確(que)的。但至少在目(mu)前,人(ren)們還仍然(ran)無法下結論。
