太陽能誘導的混合燃料電池

圖片：太陽能誘導的直接使用生物質發電的混合燃料電池。這種燃料電池依賴於POM催化劑（小瓶中所示）
，當與光發生反應，它改變了顏色。

雖sui然ran由you甲jia醇chun或huo氫qing供gong電dian的de低di溫wen燃ran料liao電dian池chi已yi經jing被bei廣guang泛fan研yan究jiu
，但dan由you於yu缺que少shao對dui聚ju合he物wu材cai料liao的de有you效xiao催cui化hua係xi統tong，現xian有you的de低di溫wen燃ran料liao電dian池chi技ji術shu不bu能neng直zhi接jie使shi用yong生sheng物wu質zhi作zuo為wei一yi種zhong燃ran料liao。近jin日ri
，美mei國guo佐zuo治zhi亞ya理li工gong學xue院yuan的de科ke學xue家jia研yan製zhi出chu一yi種zhong新xin型xing低di溫wen燃ran料liao電dian池chi
，在zai催cui化hua劑ji幫bang助zhu下xia通tong過guo激ji活huo太tai陽yang能neng或huo熱re能neng，可ke以yi將jiang生sheng物wu質zhi直zhi接jie轉zhuan化hua為wei電dian能neng。該gai項xiang研yan究jiu成cheng果guo已yi發fa表biao於yuNature Communications雜誌上。

這zhe種zhong混hun合he動dong力li燃ran料liao電dian池chi可ke以yi使shi用yong各ge種zhong生sheng物wu質zhi原yuan料liao
，包bao括kuo澱dian粉fen，纖xian維wei素su
，木mu質zhi素su
，甚shen至zhi柳liu枝zhi稷ji，粉fen狀zhuang木mu材cai

，微wei藻zao和he家jia禽qin加jia工gong廢fei棄qi物wu。該gai設she備bei可ke在zai發fa展zhan中zhong國guo家jia為wei小xiao規gui模mo單dan位wei提ti供gong電dian力li，並bing在zai生sheng物wu質zhi數shu量liang豐feng富fu的de地di區qu為wei大da型xing設she施shi提ti供gong電dian力li。

yanjiurenyuanjieshao
，tamenkaifadezhezhongxinfangfakeyizaishiwenxiachulishengwuzhi，bingqieshengwuzhideleixingbushouxianzhi。zheshiyizhongfeichangtongyongdefangfa
，keyiliyonggezhongshengwuzhiheyoujifeiqiwufadian
，erqiebuxuyaoduiyuanliaojinxingchunhua。shengchanshengwuzhiranliaodianchidetiaozhanshi，shengwuzhizhongdetan-碳(tan)鍵(jian)不(bu)能(neng)被(bei)常(chang)規(gui)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)

，包(bao)括(kuo)貴(gui)金(jin)屬(shu)分(fen)解(jie)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)了(le)微(wei)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)，其(qi)中(zhong)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)或(huo)酶(mei)可(ke)以(yi)分(fen)解(jie)生(sheng)物(wu)質(zhi)。但(dan)是(shi)該(gai)方(fang)法(fa)存(cun)在(zai)許(xu)多(duo)缺(que)點(dian)，從(cong)這(zhe)種(zhong)電(dian)池(chi)中(zhong)輸(shu)出(chu)的(de)功(gong)率(lv)是(shi)有(you)限(xian)的(de)，微(wei)生(sheng)物(wu)或(huo)酶(mei)隻(zhi)能(neng)選(xuan)擇(ze)性(xing)地(di)分(fen)解(jie)特(te)定(ding)類(lei)型(xing)生(sheng)物(wu)質(zhi)，而(er)且(qie)生(sheng)物(wu)係(xi)統(tong)在(zai)很(hen)多(duo)因(yin)素(su)下(xia)會(hui)失(shi)效(xiao)。佐(zuo)治(zhi)亞(ya)理(li)工(gong)學(xue)院(yuan)的(de)科(ke)學(xue)家(jia)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)其(qi)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，允(yun)許(xu)外(wai)部(bu)能(neng)源(yuan)激(ji)活(huo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)氧(yang)化(hua)-還原反應來解決了這些問題。

在這個新係統中
，生物質被碾碎
，並與多金屬氧酸鹽（POM）催化劑溶液混合在一起
，然後暴露在太陽光下或進行加熱。作為一種光化學和熱化學催化劑，POM既可用作氧化劑又可作為電荷載體。POMzaiguangherefushexiayanghuashengwuzhi，bingjiangdianhecongshengwuzhiyunsongdaoranliaodianchideyangji。zhexiedianzisuihoubeishusongdaoyinji，bingzuizhongtongguowaibudianlubeiyanghuachanshengdian。

研究人員解釋，如果在室溫下混合生物質和催化劑，它們是沒有反應的。但是將它們暴露在光或熱下，反應開始了。POM引yin入ru了le一yi個ge中zhong間jian步bu驟zhou，因yin為wei生sheng物wu質zhi不bu能neng直zhi接jie接jie觸chu到dao氧yang。該gai係xi統tong具ju有you很hen多duo優you點dian，它ta結jie合he光guang化hua學xue和he太tai陽yang能neng熱re降jiang解jie生sheng物wu質zhi在zai一yi個ge單dan一yi的de化hua學xue過guo程cheng，並bing引yin導dao了le高gao太tai陽yang能neng轉zhuan化hua和he有you效xiao生sheng物wu質zhi降jiang解jie。這zhe個ge過guo程cheng中zhong沒mei有you使shi貴gui金jin屬shu作zuo為wei陽yang極ji催cui化hua劑ji，因yin為wei燃ran料liao的de氧yang化hua反fan應ying是shi由youPOM溶液催化的。最後，由於POMshihuaxuewendingde

，hunheranliaodianchikeyishiyongweichunhuadejuheshengwuzhierbuyongdanxinguijinshuyangjizhongdu。gaixitongkeyishiyongshuirongxingshengwuzhi，huoyoujicailiaoxuanfuzaiyetizhong。zaishiyanzhong，ranliaodianchiyunxinglechangda20小時，這表明POM催化劑不需要進一步處理就可以重複利用。

在論文中，研究人員報告其最大功率密度為每平方厘米0.72毫瓦，這比基於纖維素的微生物燃料電池高近100倍。科學家們認為當這一過程優化後
，其輸出量還可以提高五到十倍。