作者:Yulin Deng 来源:《自然—通讯》 发布时间:2014-4-10 10:58:34
选择字号:
研究开发出生物质燃料低温电池
 
据物理学家组织网2月19日报道,美国科学家开发出一种直接以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池只需借助太阳能或废热就能将稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转化为电能,能量密度比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍。相关论文已发表在《自然》杂志子刊《自然通讯》上。
 
尽管以甲醇或氢驱动的低温燃料电池技术得到长足发展,但由于聚合材料缺乏有效的催化系统,低温燃料电池技术一直无法直接使用生物质作为燃料。新研究中,美国佐治亚理工学院的研究人员开发出的这种新型低温燃料电池,能够借助太阳能或热能激活一种催化剂,直接将多种生物质转化为电能。
 
这种技术,在室温下就能对生物质进行处理,对原材料的要求极低,几乎适用于所有生物质,如淀粉、纤维素、木质素,甚至柳枝稷、锯末、藻类以及禽类加工的废料都能被用来发电。如果缺乏上述原料,水溶性生物质或悬浮在液体中的有机材料也没有问题。该设备既可以在偏远地区以家庭为单位小规模使用,也可以在生物质原料丰富的城市大规模使用。
 
生物质燃料电池的研究面临的难题是,具有碳—碳链的生物质不易通过常规的催化剂,哪怕是昂贵的贵重金属催化剂分解。为了解决这个问题,科学家研制出微生物燃料电池,利用微生物和酶来分解生物质。但这种方法的缺点是:微生物和酶只能选择性地分解某些特定类型的生物质,对原料的纯度要求较高。
 
负责此项研究的佐治亚理工学院化学与生物分子工程学教授邓玉林(音译)和他的团队通过引入外界能量来源来激活燃料电池的氧化还原反应。在新系统中,生物质原料被磨碎后与一种多金属氧酸盐(POM)催化物溶液相混合,之后被置于阳光或热辐射下。作为一种光化学和热化学催化剂,POM既是氧化剂也是电荷载体。在光辐射或热辐射下,POM会使生物质发生氧化,将生物质的电荷运送到燃料电池的阳极,而电子则会被输送到阴极,在阴极进行氧化反应,通过外电路产生电流。邓玉林表示,如果只是在室温中将生物质和催化剂混合,它们将不会发生反应。但一旦将其暴露在光或热中,反应就会马上开始。
 
实验显示,这种燃料电池的运行时间长达20小时,这表明POM催化剂能够再利用而无需进一步的处理。研究人员报告称,这种燃料电池的最大能量密度可达每平方厘米0.72毫瓦,比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍,接近目前效能最高的微生物燃料电池。邓玉林认为,在对处理过程进行优化后应该还有5倍到10倍的提升空间,未来这种生物质燃料电池的性能甚至有望媲美甲醇燃料电池。
 
邓玉林说:“新技术一个重要的优点就是,它能够在一个单一的化学过程中完成生物降解和发电。太阳能和生物质能源是当今世界重要的两种绿色能源,我们的系统将它们结合在一起产生电力,同时也减少了对化石燃料的依赖。”(来源:科技日报 王小龙 )
 
 
 
 
 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。
SSI ļʱ
 
相关资讯 相关论文

图片资讯
遗传分析追踪潘多森林的进化 团队研制出高性能的蓝光量子点液体激光
宇航员可搭乘小行星前往金星或火星 泡菜等发酵食品真的对肠道有益吗?
>>更多
 
一周资讯排行 一周资讯评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐