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科學家開發(fā)有機無金屬電池 在酸性溶液中降解后可回收利用
時間:2021-05-08 10:28來源:cnBeta 作者:綜合報道
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據(jù)外媒New Atlas報道，我們不斷向可再生能源轉變的問題之一與我們的儲存方式有關，當今的金屬負載鋰電池目前有好處，但也存在自身的可持續(xù)性問題。科學家們正在研究替代的、更環(huán)保的化學制品，德克薩斯A&M大學的一個團隊剛剛提出了一個有趣的候選物，展示了一種不含金屬的電池，可以放在酸性溶液中按需降解。
對電子設備和電動汽車的需求不斷增加，意味著對鋰離子電池的需求不斷增加，而鋰離子電池依靠的是不太容易獲得的重金屬。例如，鈷受到涉及非洲童工的采礦行為的道德問題的困擾，以及環(huán)境退化和水供應污染的困擾。此外，在電池壽命結束后，很難分離和回收這些材料。
研究報告的作者Jodie Lutkenhaus博士說：“現(xiàn)在鋰離子電池的最大問題是，它們的回收率沒有達到我們在未來電氣化交通經(jīng)濟中所需要的程度。現(xiàn)在鋰離子電池的回收率是個位數(shù)。鋰離子電池中存在著有價值的材料，但它的回收非常困難，而且是能源密集型的。”
這些問題促使像Lutkenhaus這樣的研究人員研究無金屬電池架構，IBM開發(fā)的鹽水原型電池就是一個明顯的例子。德克薩斯A&M大學的科學家們使用了具有電化學活性的氨基酸鏈——稱為氧化還原活性多肽，來構建電池的兩個電極，在設備充電和放電時來回傳遞能量。
在測試中，這種有機電池滿足了幾個重要的條件。首先，這些電極在操作過程中發(fā)揮了它們作為活性材料的作用，在整個過程中保持穩(wěn)定。之后，這些組件能夠通過將它們置于酸性條件下進行降解，從而留下氨基酸和其他良性的降解產物，以便重新使用或在環(huán)境中無害地溶解。
研究報告的作者Karen Wooley博士說：“通過擺脫鋰并使用這些多肽（蛋白質的組成部分），它真正把我們帶入了這樣一個領域，不僅避免了開采貴金屬的需要，而且為可穿戴或植入式電子設備的供電打開了機會，也使新電池容易被回收。它們（多肽電池）是可降解的，它們是可回收的，它們是無毒的，它們在各個方面都更安全。”
雖然這項研究還處于早期階段，但科學家們認為這是發(fā)展可持續(xù)電池的第一步，而且他們現(xiàn)在希望在機器學習的幫助下進一步改進設計。
該研究發(fā)表在《自然》雜志上。
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