科學家開發出生物質燃料低溫電池

據中文業界資訊站報道：日前，美國科學家開發出一種直接以生物質為原料的低溫燃料電池。這種燃料電池隻需借助太陽能或廢熱就能將稻草、鋸末、藻類甚至有機肥料轉化為電能，能量密度比基於纖維素的微生物燃料電池高出近100倍。相關論文已在線發表在《自然-通訊》雜誌上。

借助太陽能或廢熱就能將稻草、藻類等轉化為電能

jinguanyijiachunhuoqingqudongdediwenranliaodianchijishudedaochangzufazhan，danyouyujuhecailiaoquefayouxiaodecuihuaxitong，diwenranliaodianchijishuyizhiwufazhijieshiyongshengwuzhizuoweiranliao。xinyanjiuzhong，meiguozuozhiyaligongxueyuandeyanjiurenyuankaifachudezhezhongxinxingdiwenranliaodianchi，nenggoujiezhutaiyangnenghuorenengjihuoyizhongcuihuaji
，zhijiejiangduozhongshengwuzhizhuanhuaweidianneng。

這種技術，在室溫下就能對生物質進行處理，對原材料的要求極低
，幾乎適用於所有生物質，如澱粉、纖維素

、木質素，甚至柳枝稷、鋸末、藻(zao)類(lei)以(yi)及(ji)禽(qin)類(lei)加(jia)工(gong)的(de)廢(fei)料(liao)都(dou)能(neng)被(bei)用(yong)來(lai)發(fa)電(dian)。如(ru)果(guo)缺(que)乏(fa)上(shang)述(shu)原(yuan)料(liao)
，水(shui)溶(rong)性(xing)生(sheng)物(wu)質(zhi)或(huo)懸(xuan)浮(fu)在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)的(de)有(you)機(ji)材(cai)料(liao)也(ye)沒(mei)有(you)問(wen)題(ti)。該(gai)設(she)備(bei)既(ji)可(ke)以(yi)在(zai)偏(pian)遠(yuan)地(di)區(qu)以(yi)家(jia)庭(ting)為(wei)單(dan)位(wei)小(xiao)規(gui)模(mo)使(shi)用(yong)，也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)生(sheng)物(wu)質(zhi)原(yuan)料(liao)豐(feng)富(fu)的(de)城(cheng)市(shi)大(da)規(gui)模(mo)使(shi)用(yong)。

生物質燃料電池的研究麵臨的難題是
，具有碳—碳(tan)鏈(lian)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)不(bu)易(yi)通(tong)過(guo)常(chang)規(gui)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)，哪(na)怕(pa)是(shi)昂(ang)貴(gui)的(de)貴(gui)重(zhong)金(jin)屬(shu)催(cui)化(hua)劑(ji)分(fen)解(jie)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，科(ke)學(xue)家(jia)研(yan)製(zhi)出(chu)微(wei)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)，利(li)用(yong)微(wei)生(sheng)物(wu)和(he)酶(mei)來(lai)分(fen)解(jie)生(sheng)物(wu)質(zhi)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)：微生物和酶隻能選擇性地分解某些特定類型的生物質

，對原料的純度要求較高。

負責此項研究的佐治亞理工學院化學與生物分子工程學教授鄧玉林（音譯）和他的團隊通過引入外界能量來源來激活燃料電池的氧化還原反應。在新係統中，生物質原料被磨碎後與一種多金屬氧酸鹽（POM）催化物溶液相混合，之後被置於陽光或熱輻射下。作為一種光化學和熱化學催化劑，POM既是氧化劑也是電荷載體。在光輻射或熱輻射下，POM會hui使shi生sheng物wu質zhi發fa生sheng氧yang化hua，將jiang生sheng物wu質zhi的de電dian荷he運yun送song到dao燃ran料liao電dian池chi的de陽yang極ji，而er電dian子zi則ze會hui被bei輸shu送song到dao陰yin極ji，在zai陰yin極ji進jin行xing氧yang化hua反fan應ying，通tong過guo外wai電dian路lu產chan生sheng電dian流liu。鄧deng玉yu林lin表biao示shi
，如ru果guo隻zhi是shi在zai室shi溫wen中zhong將jiang生sheng物wu質zhi和he催cui化hua劑ji混hun合he，它ta們men將jiang不bu會hui發fa生sheng反fan應ying。但dan一yi旦dan將jiang其qi暴bao露lu在zai光guang或huo熱re中zhong，反fan應ying就jiu會hui馬ma上shang開kai始shi。

實驗顯示，這種燃料電池的運行時間長達20小時，這表明POM催化劑能夠再利用而無需進一步的處理。研究人員報告稱

，這種燃料電池的最大能量密度可達每平方厘米0.72毫瓦
，比基於纖維素的微生物燃料電池高出近100倍
，接近目前效能最高的微生物燃料電池。鄧玉林認為，在對處理過程進行優化後應該還有5倍到10倍的提升空間
，未來這種生物質燃料電池的性能甚至有望媲美甲醇燃料電池。

鄧玉林說：“新xin技ji術shu一yi個ge重zhong要yao的de優you點dian就jiu是shi，它ta能neng夠gou在zai一yi個ge單dan一yi的de化hua學xue過guo程cheng中zhong完wan成cheng生sheng物wu降jiang解jie和he發fa電dian。太tai陽yang能neng和he生sheng物wu質zhi能neng源yuan是shi當dang今jin世shi界jie重zhong要yao的de兩liang種zhong綠lv色se能neng源yuan，我wo們men的de係xi統tong將jiang它ta們men結jie合he在zai一yi起qi產chan生sheng電dian力li
，同tong時shi也ye減jian少shao了le對dui化hua石shi燃ran料liao的de依yi賴lai。”