海藻纖維素電池
2009年11月4日14:59:21
最近，瑞典科學家用海藻的纖維素制造出了像紙一樣纖薄、輕巧、柔韌的電池，可用來追蹤產品從產地到貨架的行蹤，或用來追蹤通過機場安檢的行李的行蹤。相關研究發(fā)表在最新一期的《納米快報》上。
電池依靠電化學反應工作，每一個電池包含兩個電極（陰極和陽極），這兩個電極浸沒在電解液中。目前廣泛應用于手機和手提電腦中的鋰電池的陽極由碳組成，陰極由氧化鋰鈷組成，其溶在含有鋰鹽的有機電解液中。當電池被通上電時，電子朝陰極進發(fā)，迫使帶正電的鋰離子遠離陰極，進入陽極，當電池放電時，電流讓鋰離子離開陽極返回到陰極。
瑞典烏普薩拉大學的阿爾伯特·米蘭因和同事發(fā)明的電池由海藻中提取的纖維素制成（紙張是由樹木或者棉花中提取的纖維素制成）。海藻纖維素的纖維更加纖細，會使電池的表面積更大，使其能夠存儲更多電荷。
然而，纖維本身并不能導電，米蘭因團隊使用了一種常見的導電聚合物聚吡咯（polypyrrole）來包住纖維。聚吡咯通常為無定型黑色固體，不溶不熔，在200℃時會分解，能導電。研究人員將其浸入海藻纖維中，產生了一個能夠導電的混合物。接著，他們在這種合成物中制造出新電池的兩極，用浸過鹽水的濾紙作為電解質。
這種新型電池由兩個纖維素電極及夾在其間浸過鹽水的濾紙構成，看起來就像一個三明治，兩個纖維素電極位于兩塊載玻片之間。兩極上附有鉑帶與外界形成導電接觸。在聚吡咯內發(fā)生的化學變化存儲和釋放電量，分子在其中以兩種形態(tài)存在，也就是術語所稱的“氧化狀態(tài)”和“還原狀態(tài)”，當這兩種狀態(tài)的分子形成回路時，即產生電流。該電池可在幾秒內完成充電，而且充放電100次后的性能也不會出現(xiàn)較大的損耗。
米蘭因博士正在為這種科技成果尋找商業(yè)“娘家”。目前，海藻電池的效率僅為鋰離子電池的三分之一，其雖然還不能替代鋰電池，但也有獨特的用武之地，既可用于帶有小型無線電裝置的行李標簽，利用發(fā)出的信號讓行李監(jiān)管者追蹤到行李的位置；也可用于“智能”包裝材料，比如帶電子顯示屏的包裝盒。另外，米蘭因博士的電池也可為最近研制成功的紙基晶體管組件充電
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