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

盡(jin)管(guan)以(yi)甲(jia)醇(chun)或(huo)氫(qing)驅(qu)動(dong)的(de)低(di)溫(wen)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)長(chang)足(zu)發(fa)展(zhan)
，但(dan)由(you)於(yu)聚(ju)合(he)材(cai)料(liao)缺(que)乏(fa)有(you)效(xiao)的(de)催(cui)化(hua)係(xi)統(tong)
，低(di)溫(wen)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)一(yi)直(zhi)無(wu)法(fa)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)生(sheng)物(wu)質(zhi)作(zuo)為(wei)燃(ran)料(liao)。新(xin)研(yan)究(jiu)中(zhong)
，美(mei)國(guo)佐(zuo)治(zhi)亞(ya)理(li)工(gong)學(xue)院(yuan)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)開(kai)發(fa)出(chu)的(de)這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)低(di)溫(wen)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)
，能(neng)夠(gou)借(jie)助(zhu)太(tai)陽(yang)能(neng)或(huo)熱(re)能(neng)激(ji)活(huo)一(yi)種(zhong)催(cui)化(hua)劑(ji)，直(zhi)接(jie)將(jiang)多(duo)種(zhong)生(sheng)物(wu)質(zhi)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)。

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、zaoleiyijiqinleijiagongdefeiliaodounengbeiyonglaifadian。ruguoquefashangshuyuanliao，shuirongxingshengwuzhihuoxuanfuzaiyetizhongdeyoujicailiaoyemeiyouwenti。gaishebeijikeyizaipianyuandiquyijiatingweidanweixiaoguimoshiyong，yekeyizaishengwuzhiyuanliaofengfudechengshidaguimoshiyong。

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。”