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          盤點|你可能不知道的電池技術盤點!
          來源:  作者: 時間:2017/8/19

          導讀:所謂心有多大,腦洞就有多大!今天小編為大家盤點全球范圍內那些腦洞突破天際的電池技術。雖然腦洞頗大,但也許在不遠的將來,它們或許會像鋰電池技術一樣,改變我們的生活。

          1800年伏打公爵發明了人類歷史上第一塊電池,從此便為人類打開了一扇通往新世界的大門。從堿性電池技術到鉛酸蓄電池技術,再到我們目前熟知的鋰離子電池技術。每一次技術變革的背后,都是無數科研工作者的心血。發明家愛迪生說過:“天才是1%的靈感加99%的汗水,而那1%的靈感往往要比99%的汗水重要!”所謂心有多大,腦洞就有多大!今天小編為大家盤點全球范圍內那些腦洞突破天際的電池技術。雖然腦洞頗大,但也許在不遠的將來,它們或許會像鋰電池技術一樣,改變我們的生活。

          1、充滿細菌的生物電池

          相信各位一定看過《黑客帝國》,用當今新能源汽車動力電池的角度分析,人類在劇中的定位就是一枚枚單體電池,為“母體”提供能量。而所謂的“矩陣”就是一套“BMS”系統。按照電影設定,人類自身會不自覺地放出電能,人類最終被“圈養”,成為機器的電池。

          現實生活里,依靠這個原理進行發電已經變成可能。目前依托于生物進行發電的模式已經被開發出來。

          目前所謂的生物電池技術主要依賴于微生物,比如細菌。2013年科學家已經發現,可以把細菌體表蛋白生成的能量收集起來,作為電能。研究人員首先做出了一種“假的希瓦氏菌”(希瓦氏菌的合成版本)。他們提取了希瓦氏菌體內的某種蛋白質,而這種蛋白質被認為可以從巖石或礦物上轉移電子。他們把這種蛋白質注入到微小的脂肪囊中,組成一種細菌膜。接下來再把這層細菌膜接在了金屬上,對金屬體和細菌進行了檢測。

          該研究團隊的研究成果發表在《美國國家科學院院刊》上,研究結果顯示,當細菌接觸到金屬或礦物質時,體內的化學物質會產生電流,并通過細胞膜流出體外。這意味著有朝一日我們把細菌直接“束縛”在電極上,就能做成給力的“細菌電池”,這項研究成果為我們制出高效微生物電池邁出了重要的一步。

          事實上科學家們也是第一次觀測到細菌細胞膜的組成,以及它同外界物質進行的互動。若它們可以分解家庭和農業廢料并產生電流,將產生難以估量的價值。

          2、基于植物的可回收太陽能電池

          理論上生物質能轉化為電能是可以實現的。這依賴于生物在新陳代謝時產生的強氧化反應,這和電池產生電能的原理基本上是一致的。生物質能存在于動物和植物中,除了上文講到的人體和細菌。我們常見的綠色植物能不能成為我們發電的基質呢?

          美國喬治理工學院和普渡大學的研究員開發出一種基于自然植物的新型太陽能電池。這種太陽能電池采用可再生原材料基質,使用后可以進行回收。目前我們使用的太陽能發電基片多依賴于單晶硅、多晶硅、硫化鎘或砷化鎵等價格高昂的不可再生資源。雖然太陽能發電和傳統的火電相比較為清潔,但太陽能基片的轉化率較低,使用壽命只有15-25年,且不能回收的痛點,為光伏產業的未來籠罩起了陰霾。而新型的基片,基于玻璃與塑料制成,其中添加一種植物細胞膜質納米晶體(CNC),而這種晶體便源于類似于樹木之類的植物。

          在這種電池壽命結束后,玻璃與塑料的回收是非常容易的,而其中添加的植物晶體可以通過熱水浸泡去除。新型的植物太陽能基片在回收上也有較大優勢。目前這種電池的轉化率可以達到2.7%,雖然能源轉化效率要遜色于普通太陽能電池,但前景被廣泛看好。接下來該研究團隊會爭取讓這種電池的轉化率達到10%。

          3、美國航天局用尿做電池

          一直以來航天員在太空中小便的問題都是讓美國宇航局發愁的事情。目前他們想到了一個很好的解決辦法,用尿發電。

          美國宇航局通過實驗將一種芽孢桿菌做成了一種新型的生物電池。他們將芽孢桿菌和尿液放在一起,芽孢桿菌和尿液結合會產生氨氣。氨氣當做電極活性物質和容器中的鉑金屬產生電極反應,從而產生電流。目前該技術已經被用在宇宙飛船中,即解決了宇航員在封閉空間中尿液的處理問題,又產生了電力。這種新型電池,一般在宇航條件下,平均每天可以生產47瓦的電力,在航空航天的運用上相當可觀。

          此種思路還有望被推廣在污水處理上,目前污水處理費錢、費事、消費大量能量,而且基本沒有任何產出?茖W家希望未來可以通過微生物降解的方法來處理污水,這樣不僅省事省力,而且污水可以產生部分電力。但目前該項工程還停留在實驗階段,并沒有相關的產品。

          4、靠吃蟲發電的電池

          除了細菌以外,科學家們還嘗試過用人類以外的其他生物發電。比如鼻涕蟲。2001年英國西英格蘭大學的科學家們研制出了一種名為“Slugbot”的機器人,用于搜捕危害種植業的鼻涕蟲放在一容器中,在酶的作用下將其轉化為電能。

          英國的農業長期受到鼻涕蟲的威脅,農民每年在除蟲上的花費預計達到2000英鎊。為此英國的科學家曾研究出一款名為“Slugbot”的機器人,用于搜捕威脅種植業發展的鼻涕蟲。

          機器人可以通過一個圖像傳感器在不同波長的紅外線的作用下對目標定位,然后通過一個裝有三個指頭的碳纖維臂進行捕捉。

          這種機器人在每個黃昏鼻涕蟲開始活躍的時候進行工作。他們每天大約能捕捉100只以上的害蟲,然后把害蟲裝進一個容器,在酶的作用下完成發電,并給自己補充電能。雖然這種機器人備受當地農民期待,最終卻沒有量產,而被作為一種概念產品,定格在歷史舞臺中。但用鼻涕蟲發電的電池卻足以見得該團隊腦洞突破天際。

          各國科研人員深不見底的腦洞和大膽的嘗試,讓更多新技術走進我們的視野。相信不遠的未來,更多成熟的技術會走進我們的生活,讓我們的生活更加絢爛多彩。


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