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(rong)液(ye)中(zhong)離子的(de)熱運動(dong)是巨大的(de),室溫下達每秒幾(ji)百米。但(dan)很(hen)少(shao)有人(ren)研(yan)究(jiu)這一(yi)過(guo)程(cheng),也沒有人(ren)研(yan)究(jiu)它可能產生電流。進行這一(yi)研(yan)究(jiu)的(de)徐子涵(Zihan Xu)是香(xiang)港理工大學(Hong Kong Polytechnic University)的(de),他和幾(ji)個同(tong)伴不僅(jin)研(yan)究(jiu)這個過(guo)程(cheng),而且似乎也掌(zhang)握了。
石墨烯電(dian)(dian)池在飽和氯(lv)化銅溶液中,時(shi)間(小時(shi)、天數)和產(chan)生電(dian)(dian)壓的關系(xi)。來源(yuan):香港理工大學
這(zhe)些(xie)家伙已經制成電路,其中包(bao)含LED,用電線連接(jie)到帶狀石墨烯(xi)。他們只(zhi)是把石墨烯(xi)放在氯化銅(copper chloride)溶(rong)液中,進(jin)行觀(guan)察(cha)。果然(ran),LED燈亮(liang)了。實(shi)際上,他們需要6個石墨烯(xi)電路,形成串聯,這(zhe)樣就(jiu)可產生所需的2V,使LED燈發亮(liang),就(jiu)可以得到這(zhe)個圖片(pian)。
徐子(zi)(zi)涵和同事(shi)說,這(zhe)里(li)發生情況就是這(zhe)樣。銅離(li)子(zi)(zi)具有(you)雙重(zhong)正電荷(he),穿過(guo)溶液(ye)的(de)(de)速度(du)約每(mei)秒300米,這(zhe)是因為溶液(ye)在室溫下的(de)(de)熱能量。當離(li)子(zi)(zi)猛烈(lie)撞入石墨(mo)(mo)烯帶(dai)時(shi),碰撞會產生足夠(gou)的(de)(de)能量,使(shi)不(bu)在原位的(de)(de)電子(zi)(zi)離(li)開石墨(mo)(mo)烯。這(zhe)些電子(zi)(zi)有(you)兩種(zhong)選擇:可(ke)以(yi)離(li)開石墨(mo)(mo)烯帶(dai),和銅離(li)子(zi)(zi)結合,也可(ke)以(yi)穿過(guo)石墨(mo)(mo)烯,進入電路。
原來,流動(dong)的(de)(de)電(dian)子在石(shi)墨(mo)烯中更(geng)快,超過它穿過溶液(ye)的(de)(de)速度(du),所(suo)以(yi)電(dian)子自然會選擇路徑(jing),穿過電(dian)路。正(zheng)是這(zhe)一點點亮(liang)了LED燈“釋放的(de)(de)電(dian)子更(geng)傾向于穿過石(shi)墨(mo)烯表面,而不是進(jin)入電(dian)解液(ye)。我(wo)們的(de)(de)設備就(jiu)是這(zhe)樣產生電(dian)壓的(de)(de),”徐(xu)子涵說。
因此,這個裝(zhuang)置(zhi)產(chan)生的能(neng)量(liang)來自(zi)周(zhou)圍環境的熱(re)量(liang)。這些家伙說,他們可以提高(gao)電(dian)流(liu),只需(xu)加(jia)熱(re)溶液,也可用(yong)超聲波加(jia)快(kuai)銅離子。他們甚(shen)至聲稱,只依靠周(zhou)圍熱(re)量(liang),就可以使他們的石墨烯電(dian)池(chi)持續運行20天(tian)。但是,還有一(yi)個重(zhong)要的問號。另(ling)一(yi)個假(jia)設是某種化(hua)學反應產(chan)生電(dian)流(liu),就像普通的電(dian)池(chi)。
然而,徐(xu)(xu)子涵和(he)(he)同事說,他們排除了(le)這(zhe)(zhe)一(yi)點(dian),因為進行了(le)幾組(zu)控制(zhi)實驗(yan)。然而,這(zhe)(zhe)些是(shi)(shi)在(zai)一(yi)些補充材料中介(jie)紹的(de),他們似乎并沒有放在(zai)arXiv網站上。他們需(xu)要公開(kai)這(zhe)(zhe)些,要趕在(zai)別(bie)人做出(chu)嚴肅聲(sheng)明之前。從表(biao)面(mian)價值來看,這(zhe)(zhe)看起(qi)來是(shi)(shi)一(yi)項非常重(zhong)要的(de)成果。其他人也(ye)在(zai)石墨烯(xi)中產生過電流,但只(zhi)是(shi)(shi)讓水流過它,所以(yi)(yi)這(zhe)(zhe)并不(bu)真的(de)使人吃驚,移動(dong)的(de)離子也(ye)可以(yi)(yi)產生這(zhe)(zhe)樣的(de)效(xiao)果。這(zhe)(zhe)預示(shi)著清(qing)潔的(de)綠色(se)電池,只(zhi)依靠(kao)環境熱量(liang)驅(qu)動(dong)。徐(xu)(xu)子涵和(he)(he)同事說:“這(zhe)(zhe)代表(biao)著一(yi)個(ge)巨大(da)的(de)突破(po),研究的(de)是(shi)(shi)自驅(qu)動(dong)技術”。
我(wo)們(men)(men)希(xi)望他們(men)(men)是正確的(de)。但至少在目前(qian),人們(men)(men)還仍然無法下結論(lun)。