研究發現可替代能源――木頭電池
對于風能和太(tai)陽能來(lai)說(shuo),當(dang)前(qian)最主要的問(wen)題不(bu)是它們的成本(近(jin)幾年成本已經下跌到可(ke)以接(jie)受的地步了),而是它們的供能具有(you)間歇性。也(ye)就是說(shuo),要想(xiang)在無(wu)風和日(ri)落后(hou)向(xiang)電網輸電,就得(de)在大(da)風和日(ri)照時存儲電能,但目前(qian)成本相當(dang)昂(ang)貴。
也(ye)許采用(yong)大量廉(lian)價的(de)材料做電池可以轉變現(xian)狀(zhuang),這也(ye)是(shi)Grzegorz Milczarek(波蘭波茲(zi)蘭工業大學)和Olle Inganas(瑞典林雪(xue)平(ping)大學)這周發表在(zai)《科學》雜志上的(de)論文(wen)受到(dao)矚(zhu)目(mu)的(de)原因(yin)。這兩位研(yan)究人員瞄(miao)準了(le)電池的(de)三組件之(zhi)一――陰極(ji),即用(yong)造(zao)紙廠的(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(qian),它還可以做一些有用功。在(zai)(zai)充電過(guo)程(cheng)中,比如在(zai)(zai)太陽能電池提供電流(liu)的作用下,電子會被(bei)推(tui)向(xiang)相反(fan)方向(xiang),同時離子被(bei)還原。
電(dian)解(jie)質通常由大(da)量簡單易得的(de)化(hua)學物(wu)質組(zu)成(cheng)(cheng)(所以(yi)通常很(hen)廉價),但(dan)電(dian)極(ji)(ji)卻不是,它一(yi)般由金屬構成(cheng)(cheng)(比(bi)如(ru)鉛、鋅、鎳或鋰(li)),這(zhe)將使電(dian)網的(de)電(dian)池組(zu)異常昂貴,所以(yi)制作低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)電(dian)極(ji)(ji)對電(dian)網電(dian)池組(zu)來說將是一(yi)個重大(da)的(de)突(tu)破,這(zhe)也是Dr Milczarek 和 Dr Inganas希望這(zhe)種陰極(ji)(ji)能夠成(cheng)(cheng)功的(de)原(yuan)因。
良(liang)好的(de)陰極材料必(bi)須能(neng)(neng)夠大量地以陽離子(zi)或(huo)者(zhe)電(dian)子(zi)的(de)形式存儲電(dian)能(neng)(neng)。木(mu)質(zhi)(zhi)素(su)(su)(su)作為木(mu)頭(tou)(tou)的(de)兩大組份之一,改(gai)良(liang)之后具有良(liang)好的(de)潛質(zhi)(zhi),并(bing)且木(mu)質(zhi)(zhi)素(su)(su)(su)非常廉價。而紙的(de)主(zhu)要成分(fen)是(shi)纖(xian)維素(su)(su)(su),也就是(shi)木(mu)頭(tou)(tou)的(de)另一種組份,所以從造紙廠里(li)排出(chu)的(de)那些(xie)黑(hei)色(se)或(huo)棕色(se)廢液(ye),其主(zhu)要成分(fen)就是(shi)木(mu)質(zhi)(zhi)素(su)(su)(su)。
Dr Milczarek 和 Dr Inganas認為,木(mu)質素(su)分(fen)子適合做陰(yin)極是因為他們含有大量的酚類(lei),這(zhe)些(xie)酚類(lei)很容(rong)易轉變成醌類(lei),而醌類(lei)在這(zhe)里(li)就是至關重要的成分(fen),因為它能(neng)與(yu)聚吡咯結合,提供陰(yin)極所(suo)需的質子和電子受體。聚吡咯雖不像木(mu)質素(su)那么便(bian)宜,但和金屬比(bi)起(qi)來還(huan)是比(bi)較(jiao)經(jing)濟的。
兩位(wei)研究人員已(yi)通過測量(liang)證實(shi),木質素-聚吡(bi)咯陰極(ji)確實(shi)是一(yi)種有(you)效的(de)(de)陰極(ji),能(neng)(neng)夠(gou)(gou)大(da)量(liang)的(de)(de)存儲電(dian)能(neng)(neng),但很明顯,這還不(bu)夠(gou)(gou),如果能(neng)(neng)夠(gou)(gou)再找到(dao)一(yi)種同樣廉價的(de)(de)陽極(ji)的(de)(de)話(hua),那(nei)么高可靠、不(bu)間斷的(de)(de)可替代(dai)能(neng)(neng)源――木頭(tou)電(dian)池時(shi)代(dai)也許就會(hui)來臨。
