蟹殼電池可生物降解

2022年11月23日17:00

參考消息網11月23日報導 據英國《新科學家》週刊網站9月1日報導,由蟹殼和鋅製成的電池可充電和生物降解。

報導說,用蟹殼和鋅製成的可充電電池可以儲存風能和太陽能,而且它的零部件可以在幾年之內安全地生物降解或回收利用。

關鍵在於殼聚糖,這是一種從甲殼質中提取的化合物,而甲殼質可以在螃蟹和蝦殼中找到。馬里蘭大學的胡良兵說,這種電池在能量儲存方面令人印象深刻,可以充電至少1000次。

鋰離子電池是目前的標準,但生產鋰離子電池需要開採鋰,這可能會破壞環境,而且這種金屬的供應有限。

胡良兵說,基於鋅離子的電池是一個有趣的替代品,因為鋅在自然界十分充足。然而,鋅離子電池通常不能多次充電,而且性能很差,因為電池內的水會腐蝕鋅並在陽極上形成沉積物,干擾電池的功能。

胡良兵決定研究殼聚糖,因為其分子與水結合得很好,這意味著沒有那麼多水分子與鋅反應,這可能有助於避免鋅腐蝕。

胡良兵說,殼聚糖可生物降解,在自然界中廣泛存在,既安全又便宜。一個硬幣大小、將陽極和陰極分開的電池隔膜只需要20微克的市售殼聚糖粉,成本約為0.00017美分。

胡良兵和他的同事製造了一種含有殼聚糖和鋅離子的柔性透明膜,並將其壓縮至扁平緻密。然後他們將這層透明膜放在鋅陽極上。陰極是由一種被稱為聚硫代苯醌(PBQS)的有機化合物製成的。

測試表明,這種膜允許鋅離子保持高電導率,而不會出現鋅在水中腐蝕的常見情況。相反,鋅顆粒變成微小的六邊形薄片,沿著測試電池的陽極堆積成扁平的層——繼續幫助減少不必要的鋅反應。

在性能和壽命方面,這種電池能夠在每平方釐米50毫安的高電流密度下工作400小時——或充電1000次,這可與小型鋰電池相媲美。

胡良兵說:“電池在高電流密度下工作並不是一件容易的事情。”

他說,在密閉的電池中,殼聚糖數年後會逐漸降解,賸餘的鋅可以回收利用。

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