鸡蛋壳!这货不是垃圾,是电能储备的未来

如何有效的存储电能是困惑了人们很久的难题。拿电动机车说,如今,汽车电池的电容量大大提高,Tesla最新的型号充满了电已经能开二百六十英里。可是,随着时间的推移和反复的使用,电池的电容量变得越来越小,大大限制了电动汽车的寿命;还有很重要的一点是充电时间极长,Tesla现在充满电要4个多小时(如果不在超级充电中心充的话)。

然后就产生了超级电容器(ultracapacitor,又叫法拉电容)这个概念。这个东西已经不新鲜了,从原理上来说,它在储能的过程并不发生化学反应,而是通过对悬浮在电解质中的两个电极板加电,上形成两个容性存储层(正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,详见下图);从功能上说就是一个能当充电电池用的电容器,相比传统电池,又有着有充电时间短、使用寿命长等优点。

一群加拿大科学家最近的发能会成为超级电容器界重要的突破。其研究结果显示,当鸡蛋壳膜烤到800华氏度(400多摄氏度)的时候,其可容纳的的电能相当于一个正常商业电极的三到四倍,持续的时间却一样的长。这样就可以形成极其高效的超级电容器,有一天甚至可可以在电动汽车上。更重要的是,传统的如碳纳米管(carbon nanotubes)和石墨烯片(graphene sheets)这类超级电容器原材料大多极其昂贵,蛋壳通常是被丢弃的垃圾。 该团队说,人们有时候会为了处理掉大量的鸡蛋壳而倒贴钱。

具体原理请大家自己看论文。但简单的说就是:鸡蛋壳被加热以后它的原子和微观结构发生了变化。蛋壳膜上充满了氮基团,后者可以吸收和储存大量的电能。另外,碳纤维则连成了导体,让电荷迅速的流入和流出由蛋壳膜形成的电容。

有趣的是,鸡身上的其他部位也被发现有能源存储的左右。一年多以前,Delaware的一群科学家就发现,烤的鸡羽毛是很好的氢储存材料。

这群“鸡蛋壳科学家”目前正计划开发他们的研究发现的潜在商业应用。真的可行的话,前景将是巨大的。举个贴近生活的例子,如果你的手机是通过一个超级电容来充电,那么可能只要几分钟就充完了。

 

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