美科学家研发出生物质燃料低温节能电池

时间:2021-02-04 12:20 作者:鸭脖娱乐官网
本文摘要:物理学家的组织网2月19日报道说,美国科学家开发了需要以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池只要利用太阳能或余热,就能把稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转变成电能,能量密度比以纤维素为基础的微生物燃料电池高出近100倍。 相关论文已在《大自然》杂志副刊《大自然通讯》上公开发表。甲醇或氢气驱动的低温燃料电池技术取得了长足的发展,但由于单体材料缺乏有效的催化系统,低温燃料电池技术仍然不需要将生物质用作燃料。

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物理学家的组织网2月19日报道说,美国科学家开发了需要以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池只要利用太阳能或余热,就能把稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转变成电能,能量密度比以纤维素为基础的微生物燃料电池高出近100倍。

相关论文已在《大自然》杂志副刊《大自然通讯》上公开发表。甲醇或氢气驱动的低温燃料电池技术取得了长足的发展,但由于单体材料缺乏有效的催化系统,低温燃料电池技术仍然不需要将生物质用作燃料。在新的研究中,美国佐治亚理工大学研究人员开发的这种新型低温燃料电池需要利用太阳能或热能传输催化剂,需要将多种生物质转化为电能。

该技术可以在室温下处置生物质,对原材料的拒绝很低,淀粉、纤维素、木质素、甚至柳枝、锯末、藻类、藻类加工的废弃物都可以用于发电。上述原料不足时,水溶性生物质或液体中漂浮的有机材料也没有问题。该设备可以在偏远地区以家庭为单位小规模使用,也可以在生物质原料丰富的城市大规模使用。

生物质燃料电池研究面临的问题是,具有碳链的生物质即使是廉价的贵金属催化剂制造车也可以通过现有的催化剂轻松分解。为了解决这个问题,科学家们开发了微生物燃料电池,利用微生物和酶将其分解为生物质。

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但是这种方法的缺点是微生物和酶不能选择性地分解成特定类型的生物质,原料的纯度很高。管理这项研究的格鲁吉亚理工大学化学和生物分子工程教授邓玉林和他的团队引进了外部能源,对燃料电池的水解恢复做出了反应。

在新的系统中,生物质原料咀嚼,与多金属氧酸盐(POM)催化剂溶液混合后,放置在阳光或热辐射下。作为光化学及热化学催化剂,POM既是氧化剂又是电荷载体。在光辐射或热辐射中,POM不会再次水解生物质,而是将生物质的电荷输送到燃料电池的两极,电子不会传递到阴极,而是在阴极上展开水解反应,通过外部电路产生电流。邓玉林回答说,只有在室温下将生物质和催化剂混合在一起,才会再次反应。

但是一旦暴露在光线或寒冷中,反应就不会立即开始。实验表明,该燃料电池最多可工作20个小时,这表明需要回收POM催化剂,需要更多的报废。研究人员报告说,该燃料电池每能源密度平均平方厘米0.72mw,比以纤维素为基础的微生物燃料电池高出近100倍,与目前性能最低的微生物燃料电池相似。

邓玉林指出,优化处理过程后,需要增加5至10倍左右的空间。今后这种生物质燃料电池的性能在未来也将与甲醇燃料电池相媲美。邓玉林是新技术最重要的优点之一,需要在单一化学过程中完成生物降解和发展。太阳能和生物质能是当今世界上两个最重要的绿色能源,我们的系统将它们融合在一起发电,同时增加对化石燃料的依赖。


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