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(li)子(zi)的熱運動是巨大(da)的,室溫下達每秒幾百米。但(dan)很(hen)少有人研究這一過程,也(ye)沒有人研究它可能產生電流。進行這一研究的徐子(zi)涵(Zihan Xu)是香(xiang)港理工大(da)學(Hong Kong Polytechnic University)的,他和(he)幾個同伴(ban)不僅研究這個過程,而且似乎(hu)也(ye)掌(zhang)握了(le)。

石(shi)墨烯(xi)電池在飽和氯化(hua)銅溶液中,時(shi)間(小時(shi)、天數)和產生電壓的(de)關系(xi)。來源:香港理工大學
這些(xie)家伙已經(jing)制(zhi)成電(dian)路,其(qi)中包含LED,用電(dian)線連接到帶狀石墨(mo)烯。他們只(zhi)是把石墨(mo)烯放在氯化銅(copper chloride)溶液中,進(jin)行觀察。果然,LED燈(deng)亮(liang)(liang)了。實際上,他們需要6個石墨(mo)烯電(dian)路,形成串(chuan)聯,這樣就(jiu)可(ke)產(chan)生所需的2V,使LED燈(deng)發亮(liang)(liang),就(jiu)可(ke)以(yi)得到這個圖片。
徐子(zi)(zi)涵和同事說,這(zhe)里發生情(qing)況(kuang)就是這(zhe)樣(yang)。銅離(li)子(zi)(zi)具有雙重正電(dian)荷(he),穿(chuan)過溶液的(de)(de)速(su)度約(yue)每秒300米,這(zhe)是因為(wei)溶液在(zai)室(shi)溫(wen)下的(de)(de)熱能(neng)量。當離(li)子(zi)(zi)猛(meng)烈撞入石(shi)墨(mo)烯帶時(shi),碰撞會產生足夠的(de)(de)能(neng)量,使不在(zai)原位的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)離(li)開石(shi)墨(mo)烯。這(zhe)些電(dian)子(zi)(zi)有兩(liang)種(zhong)選(xuan)擇(ze):可以(yi)(yi)離(li)開石(shi)墨(mo)烯帶,和銅離(li)子(zi)(zi)結合,也可以(yi)(yi)穿(chuan)過石(shi)墨(mo)烯,進(jin)入電(dian)路。
原(yuan)來,流動的電(dian)(dian)(dian)子在石墨(mo)烯中(zhong)更快,超過(guo)(guo)(guo)它穿過(guo)(guo)(guo)溶液(ye)的速(su)度(du),所以電(dian)(dian)(dian)子自(zi)然(ran)會(hui)選擇路徑,穿過(guo)(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)路。正(zheng)是這(zhe)一點點亮(liang)了LED燈“釋放的電(dian)(dian)(dian)子更傾向于穿過(guo)(guo)(guo)石墨(mo)烯表面,而(er)不是進入電(dian)(dian)(dian)解液(ye)。我們(men)的設備(bei)就是這(zhe)樣(yang)產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)壓的,”徐子涵說。

因此,這個(ge)裝置產(chan)生的(de)能量來自周(zhou)圍環境的(de)熱(re)(re)量。這些家(jia)伙說,他們(men)可(ke)以提(ti)高(gao)電流,只需加熱(re)(re)溶(rong)液(ye),也可(ke)用超聲波加快銅離子。他們(men)甚至聲稱,只依靠(kao)周(zhou)圍熱(re)(re)量,就可(ke)以使他們(men)的(de)石墨烯電池(chi)持續(xu)運行(xing)20天。但(dan)是(shi),還有一個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)問(wen)號。另一個(ge)假設是(shi)某種化學反(fan)應產(chan)生電流,就像普(pu)通的(de)電池(chi)。
然(ran)而(er),徐子涵和同事(shi)說,他們(men)(men)排除了(le)這一點,因為進行(xing)了(le)幾組控(kong)制(zhi)實驗。然(ran)而(er),這些(xie)(xie)是在(zai)一些(xie)(xie)補充材料中介紹的(de)(de)(de),他們(men)(men)似乎并沒有放在(zai)arXiv網(wang)站上(shang)。他們(men)(men)需要公開(kai)這些(xie)(xie),要趕在(zai)別人做出嚴肅聲明之前(qian)。從(cong)表面價值(zhi)來看,這看起來是一項非(fei)常重要的(de)(de)(de)成(cheng)果。其(qi)他人也(ye)在(zai)石墨烯中產生過(guo)電流,但只(zhi)是讓水流過(guo)它,所(suo)以這并不真的(de)(de)(de)使人吃驚(jing),移動(dong)的(de)(de)(de)離子也(ye)可以產生這樣的(de)(de)(de)效(xiao)果。這預示著(zhu)清潔的(de)(de)(de)綠色電池,只(zhi)依靠環境熱量驅(qu)動(dong)。徐子涵和同事(shi)說:“這代表著(zhu)一個巨(ju)大的(de)(de)(de)突(tu)破,研究的(de)(de)(de)是自驅(qu)動(dong)技術”。
我們(men)希望他(ta)們(men)是正確的。但(dan)至少在(zai)目前,人(ren)們(men)還仍然無(wu)法(fa)下結(jie)論(lun)。
