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盘点|你可能不知道的电池技术盘点!

2017-8-2 12:00| 发布者: 南溪| 查看: 1903| 评论: 0|来自: 电池中国网

摘要: 导读:所谓心有多大,脑洞就有多大!今天小编为大家盘点全球范围内那些脑洞突破天际的电池技术。虽然脑洞颇大,但也许在不远的将来,它们或许会像锂电池技术一样,改变我们的生活。 ...
       导读:所谓心有多大,脑洞就有多大!今天小编为大家盘点全球范围内那些脑洞突破天际的电池技术。虽然脑洞颇大,但也许在不远的将来,它们或许会像锂电池技术一样,改变我们的生活。

       1800年伏打公爵发明了人类历史上第一块电池,从此便为人类打开了一扇通往新世界的大门。从碱性电池技术到铅酸蓄电池技术,再到我们目前熟知的锂离子电池技术。每一次技术变革的背后,都是无数科研工作者的心血。发明家爱迪生说过:“天才是1%的灵感加99%的汗水,而那1%的灵感往往要比99%的汗水重要!”所谓心有多大,脑洞就有多大!今天小编为大家盘点全球范围内那些脑洞突破天际的电池技术。虽然脑洞颇大,但也许在不远的将来,它们或许会像锂电池技术一样,改变我们的生活。

       1、充满细菌的生物电池

       相信各位一定看过《黑客帝国》,用当今新能源汽车动力电池的角度分析,人类在剧中的定位就是一枚枚单体电池,为“母体”提供能量。而所谓的“矩阵”就是一套“BMS”系统。按照电影设定,人类自身会不自觉地放出电能,人类最终被“圈养”,成为机器的电池。

       现实生活里,依靠这个原理进行发电已经变成可能。目前依托于生物进行发电的模式已经被开发出来。

       目前所谓的生物电池技术主要依赖于微生物,比如细菌。2013年科学家已经发现,可以把细菌体表蛋白生成的能量收集起来,作为电能。研究人员首先做出了一种“假的希瓦氏菌”(希瓦氏菌的合成版本)。他们提取了希瓦氏菌体内的某种蛋白质,而这种蛋白质被认为可以从岩石或矿物上转移电子。他们把这种蛋白质注入到微小的脂肪囊中,组成一种细菌膜。接下来再把这层细菌膜接在了金属上,对金属体和细菌进行了检测。

       该研究团队的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上,研究结果显示,当细菌接触到金属或矿物质时,体内的化学物质会产生电流,并通过细胞膜流出体外。这意味着有朝一日我们把细菌直接“束缚”在电极上,就能做成给力的“细菌电池”,这项研究成果为我们制出高效微生物电池迈出了重要的一步。

       事实上科学家们也是第一次观测到细菌细胞膜的组成,以及它同外界物质进行的互动。若它们可以分解家庭和农业废料并产生电流,将产生难以估量的价值。

       2、基于植物的可回收太阳能电池

       理论上生物质能转化为电能是可以实现的。这依赖于生物在新陈代谢时产生的强氧化反应,这和电池产生电能的原理基本上是一致的。生物质能存在于动物和植物中,除了上文讲到的人体和细菌。我们常见的绿色植物能不能成为我们发电的基质呢?

       美国乔治理工学院和普渡大学的研究员开发出一种基于自然植物的新型太阳能电池。这种太阳能电池采用可再生原材料基质,使用后可以进行回收。目前我们使用的太阳能发电基片多依赖于单晶硅、多晶硅、硫化镉或砷化镓等价格高昂的不可再生资源。虽然太阳能发电和传统的火电相比较为清洁,但太阳能基片的转化率较低,使用寿命只有15-25年,且不能回收的痛点,为光伏产业的未来笼罩起了阴霾。而新型的基片,基于玻璃与塑料制成,其中添加一种植物细胞膜质纳米晶体(CNC),而这种晶体便源于类似于树木之类的植物。

       在这种电池寿命结束后,玻璃与塑料的回收是非常容易的,而其中添加的植物晶体可以通过热水浸泡去除。新型的植物太阳能基片在回收上也有较大优势。目前这种电池的转化率可以达到2.7%,虽然能源转化效率要逊色于普通太阳能电池,但前景被广泛看好。接下来该研究团队会争取让这种电池的转化率达到10%。

       3、美国航天局用尿做电池

       一直以来航天员在太空中小便的问题都是让美国宇航局发愁的事情。目前他们想到了一个很好的解决办法,用尿发电。

       美国宇航局通过实验将一种芽孢杆菌做成了一种新型的生物电池。他们将芽孢杆菌和尿液放在一起,芽孢杆菌和尿液结合会产生氨气。氨气当做电极活性物质和容器中的铂金属产生电极反应,从而产生电流。目前该技术已经被用在宇宙飞船中,即解决了宇航员在封闭空间中尿液的处理问题,又产生了电力。这种新型电池,一般在宇航条件下,平均每天可以生产47瓦的电力,在航空航天的运用上相当可观。

       此种思路还有望被推广在污水处理上,目前污水处理费钱、费事、消费大量能量,而且基本没有任何产出。科学家希望未来可以通过微生物降解的方法来处理污水,这样不仅省事省力,而且污水可以产生部分电力。但目前该项工程还停留在实验阶段,并没有相关的产品。

       4、靠吃虫发电的电池

       除了细菌以外,科学家们还尝试过用人类以外的其他生物发电。比如鼻涕虫。2001年英国西英格兰大学的科学家们研制出了一种名为“Slugbot”的机器人,用于搜捕危害种植业的鼻涕虫放在一容器中,在酶的作用下将其转化为电能。

       英国的农业长期受到鼻涕虫的威胁,农民每年在除虫上的花费预计达到2000英镑。为此英国的科学家曾研究出一款名为“Slugbot”的机器人,用于搜捕威胁种植业发展的鼻涕虫。

       机器人可以通过一个图像传感器在不同波长的红外线的作用下对目标定位,然后通过一个装有三个指头的碳纤维臂进行捕捉。

       这种机器人在每个黄昏鼻涕虫开始活跃的时候进行工作。他们每天大约能捕捉100只以上的害虫,然后把害虫装进一个容器,在酶的作用下完成发电,并给自己补充电能。虽然这种机器人备受当地农民期待,最终却没有量产,而被作为一种概念产品,定格在历史舞台中。但用鼻涕虫发电的电池却足以见得该团队脑洞突破天际。

       各国科研人员深不见底的脑洞和大胆的尝试,让更多新技术走进我们的视野。相信不远的未来,更多成熟的技术会走进我们的生活,让我们的生活更加绚烂多彩。
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