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科學(xué)家開發(fā)有機(jī)無(wú)金屬電池 在酸性溶液中降解后可回收利用
時(shí)間:2021-05-08 10:28來(lái)源:cnBeta 作者:綜合報(bào)道
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據(jù)外媒New Atlas報(bào)道，我們不斷向可再生能源轉(zhuǎn)變的問(wèn)題之一與我們的儲(chǔ)存方式有關(guān)，當(dāng)今的金屬負(fù)載鋰電池目前有好處，但也存在自身的可持續(xù)性問(wèn)題�？茖W(xué)家們正在研究替代的、更環(huán)保的化學(xué)制品，德克薩斯A&M大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)剛剛提出了一個(gè)有趣的候選物，展示了一種不含金屬的電池，可以放在酸性溶液中按需降解。
對(duì)電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的需求不斷增加，意味著對(duì)鋰離子電池的需求不斷增加，而鋰離子電池依靠的是不太容易獲得的重金屬。例如，鈷受到涉及非洲童工的采礦行為的道德問(wèn)題的困擾，以及環(huán)境退化和水供應(yīng)污染的困擾。此外，在電池壽命結(jié)束后，很難分離和回收這些材料。
研究報(bào)告的作者Jodie Lutkenhaus博士說(shuō)：“現(xiàn)在鋰離子電池的最大問(wèn)題是，它們的回收率沒(méi)有達(dá)到我們?cè)谖磥?lái)電氣化交通經(jīng)濟(jì)中所需要的程度�，F(xiàn)在鋰離子電池的回收率是個(gè)位數(shù)。鋰離子電池中存在著有價(jià)值的材料，但它的回收非常困難，而且是能源密集型的。”
這些問(wèn)題促使像Lutkenhaus這樣的研究人員研究無(wú)金屬電池架構(gòu)，IBM開發(fā)的鹽水原型電池就是一個(gè)明顯的例子。德克薩斯A&M大學(xué)的科學(xué)家們使用了具有電化學(xué)活性的氨基酸鏈——稱為氧化還原活性多肽，來(lái)構(gòu)建電池的兩個(gè)電極，在設(shè)備充電和放電時(shí)來(lái)回傳遞能量。
在測(cè)試中，這種有機(jī)電池滿足了幾個(gè)重要的條件。首先，這些電極在操作過(guò)程中發(fā)揮了它們作為活性材料的作用，在整個(gè)過(guò)程中保持穩(wěn)定。之后，這些組件能夠通過(guò)將它們置于酸性條件下進(jìn)行降解，從而留下氨基酸和其他良性的降解產(chǎn)物，以便重新使用或在環(huán)境中無(wú)害地溶解。
研究報(bào)告的作者Karen Wooley博士說(shuō)：“通過(guò)擺脫鋰并使用這些多肽（蛋白質(zhì)的組成部分），它真正把我們帶入了這樣一個(gè)領(lǐng)域，不僅避免了開采貴金屬的需要，而且為可穿戴或植入式電子設(shè)備的供電打開了機(jī)會(huì)，也使新電池容易被回收。它們（多肽電池）是可降解的，它們是可回收的，它們是無(wú)毒的，它們?cè)诟鱾�(gè)方面都更安全。”
雖然這項(xiàng)研究還處于早期階段，但科學(xué)家們認(rèn)為這是發(fā)展可持續(xù)電池的第一步，而且他們現(xiàn)在希望在機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助下進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。
該研究發(fā)表在《自然》雜志上。
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