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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(shui)溶(rong)液中(zhong)離子(zi)的熱(re)運動(dong)是巨大的,室溫下達每秒幾百米。但(dan)很少有人(ren)研究這一過(guo)(guo)程,也(ye)沒(mei)有人(ren)研究它可(ke)能產生電流。進行這一研究的徐子(zi)涵(Zihan Xu)是香港理工大學(xue)(Hong Kong Polytechnic University)的,他和幾個(ge)同(tong)伴(ban)不(bu)僅研究這個(ge)過(guo)(guo)程,而且似乎也(ye)掌握(wo)了(le)。


  石墨烯(xi)電池在飽(bao)和氯化(hua)銅(tong)溶液中,時間(小時、天數)和產(chan)生電壓的關系。來源:香港理工大學


  這(zhe)些家伙(huo)已經(jing)制成(cheng)電路(lu),其中(zhong)包含LED,用電線(xian)連接到帶狀石(shi)墨(mo)烯(xi)。他(ta)們(men)只(zhi)是(shi)把石(shi)墨(mo)烯(xi)放在(zai)氯化銅(copper chloride)溶液(ye)中(zhong),進行(xing)觀察。果然,LED燈亮(liang)了。實際上,他(ta)們(men)需要6個石(shi)墨(mo)烯(xi)電路(lu),形成(cheng)串(chuan)聯,這(zhe)樣(yang)就(jiu)可產生所需的2V,使LED燈發亮(liang),就(jiu)可以(yi)得到這(zhe)個圖片(pian)。


  徐子(zi)涵和同事(shi)說,這里發生情況就是(shi)這樣。銅離(li)子(zi)具有(you)雙重正電荷,穿(chuan)過溶液(ye)的(de)速(su)度約每秒(miao)300米,這是(shi)因為溶液(ye)在室溫下的(de)熱能(neng)量。當離(li)子(zi)猛烈撞入石(shi)(shi)墨烯(xi)帶時(shi),碰撞會產生足夠的(de)能(neng)量,使不在原位的(de)電子(zi)離(li)開(kai)石(shi)(shi)墨烯(xi)。這些電子(zi)有(you)兩種選擇:可(ke)以離(li)開(kai)石(shi)(shi)墨烯(xi)帶,和銅離(li)子(zi)結(jie)合,也可(ke)以穿(chuan)過石(shi)(shi)墨烯(xi),進入電路(lu)。


  原來,流動的(de)電(dian)(dian)子(zi)在(zai)石墨(mo)烯中更快,超過它穿過溶液的(de)速度,所以電(dian)(dian)子(zi)自然會選擇路徑(jing),穿過電(dian)(dian)路。正是這一點點亮(liang)了LED燈“釋(shi)放(fang)的(de)電(dian)(dian)子(zi)更傾向于穿過石墨(mo)烯表面(mian),而不是進(jin)入電(dian)(dian)解液。我們的(de)設備就是這樣產(chan)生電(dian)(dian)壓的(de),”徐子(zi)涵說。


  因此,這個裝置產生(sheng)的(de)(de)能(neng)量來自周圍環(huan)境(jing)的(de)(de)熱量。這些家伙說,他(ta)們可(ke)以提高電(dian)流(liu),只(zhi)需加熱溶(rong)液(ye),也可(ke)用超聲波(bo)加快銅離子。他(ta)們甚至聲稱(cheng),只(zhi)依(yi)靠周圍熱量,就可(ke)以使他(ta)們的(de)(de)石墨(mo)烯電(dian)池持續運(yun)行(xing)20天。但(dan)是(shi),還有一(yi)個重要(yao)的(de)(de)問號。另一(yi)個假設是(shi)某種化學反應產生(sheng)電(dian)流(liu),就像普(pu)通(tong)的(de)(de)電(dian)池。


  然(ran)而(er),徐子(zi)涵和同事說(shuo),他們排除(chu)了(le)這(zhe)(zhe)一點,因(yin)為進行了(le)幾組(zu)控制實驗。然(ran)而(er),這(zhe)(zhe)些(xie)是在(zai)一些(xie)補充材料(liao)中介紹的,他們似乎(hu)并(bing)(bing)沒有放在(zai)arXiv網站上。他們需要公開這(zhe)(zhe)些(xie),要趕(gan)在(zai)別人做出嚴肅(su)聲明(ming)之前。從表面價(jia)值來看,這(zhe)(zhe)看起來是一項非常重要的成果。其(qi)他人也在(zai)石墨烯(xi)中產生(sheng)過(guo)電流(liu),但只是讓(rang)水流(liu)過(guo)它,所以這(zhe)(zhe)并(bing)(bing)不(bu)真的使人吃(chi)驚,移動的離(li)子(zi)也可以產生(sheng)這(zhe)(zhe)樣的效果。這(zhe)(zhe)預示(shi)著清潔的綠色電池,只依靠環境熱量驅動。徐子(zi)涵和同事說(shuo):“這(zhe)(zhe)代(dai)表著一個(ge)巨大的突破,研究的是自(zi)驅動技術”。


  我們希(xi)望他們是正確(que)的。但至少在目前,人們還(huan)仍然無法下結論(lun)。

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