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　　盤(pán)點(diǎn)當(dāng)前的電池技術(shù)

　　導(dǎo)讀：所謂心有多大，腦洞就有多大!今天小編為大家盤(pán)點(diǎn)全球范圍內(nèi)那些腦洞突破天際的電池技術(shù)。雖然腦洞頗大，但也許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，它們或許會(huì)像鋰電池技術(shù)一樣，改變我們的生活。1800年伏打公爵發(fā)明了人類(lèi)歷史上第一塊電池，從此便為人類(lèi)打開(kāi)了一扇通往新世界的大門(mén)。從堿性電池技術(shù)到鉛酸蓄電池技術(shù)，再到我們目前熟知的鋰離子電池技術(shù)。每一次技術(shù)變革的背后，都是無(wú)數(shù)科研工作者的心血。發(fā)明家愛(ài)迪生說(shuō)過(guò)：“天才是1%的靈感加99%的汗水，而那1%的靈感往往要比99%的汗水重要!”所謂心有多大，腦洞就有多大!今天小編為大家盤(pán)點(diǎn)全球范圍內(nèi)那些腦洞突破天際的電池技術(shù)。雖然腦洞頗大，但也許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，它們或許會(huì)像鋰電池技術(shù)一樣，改變我們的生活。1、充滿細(xì)菌的生物電池相信各位一定看過(guò)《黑客帝國(guó)》，用當(dāng)今新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的角度分析，人類(lèi)在劇中的定位就是一枚枚單體電池，為“母體”提供能量。而所謂的“矩陣”就是一套“BMS”系統(tǒng)。按照電影設(shè)定，人類(lèi)自身會(huì)不自覺(jué)地放出電能，人類(lèi)最終被“圈養(yǎng)”，成為機(jī)器的電池。現(xiàn)實(shí)生活里，依靠這個(gè)原理進(jìn)行發(fā)電已經(jīng)變成可能。目前依托于生物進(jìn)行發(fā)電的模式已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。目前所謂的生物電池技術(shù)主要依賴(lài)于微生物，比如細(xì)菌。2013年科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以把細(xì)菌體表蛋白生成的能量收集起來(lái)，作為電能。研究人員首先做出了一種“假的希瓦氏菌”(希瓦氏菌的合成版本)。他們提取了希瓦氏菌體內(nèi)的某種蛋白質(zhì)，而這種蛋白質(zhì)被認(rèn)為可以從巖石或礦物上轉(zhuǎn)移電子。他們把這種蛋白質(zhì)注入到微小的脂肪囊中，組成一種細(xì)菌膜。接下來(lái)再把這層細(xì)菌膜接在了金屬上，對(duì)金屬體和細(xì)菌進(jìn)行了檢測(cè)。該研究團(tuán)隊(duì)的研究成果發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上，研究結(jié)果顯示，當(dāng)細(xì)菌接觸到金屬或礦物質(zhì)時(shí)，體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生電流，并通過(guò)細(xì)胞膜流出體外。這意味著有朝一日我們把細(xì)菌直接“束縛”在電極上，就能做成給力的“細(xì)菌電池”，這項(xiàng)研究成果為我們制出高效微生物電池邁出了重要的一步。事實(shí)上科學(xué)家們也是第一次觀測(cè)到細(xì)菌細(xì)胞膜的組成，以及它同外界物質(zhì)進(jìn)行的互動(dòng)。若它們可以分解家庭和農(nóng)業(yè)廢料并產(chǎn)生電流，將產(chǎn)生難以估量的價(jià)值。2、基于植物的可回收太陽(yáng)能電池理論上生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能是可以實(shí)現(xiàn)的。這依賴(lài)于生物在新陳代謝時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化反應(yīng)，這和電池產(chǎn)生電能的原理基本上是一致的。生物質(zhì)能存在于動(dòng)物和植物中，除了上文講到的人體和細(xì)菌。我們常見(jiàn)的綠色植物能不能成為我們發(fā)電的基質(zhì)呢?美國(guó)喬治理工學(xué)院和普渡大學(xué)的研究員開(kāi)發(fā)出一種基于自然植物的新型太陽(yáng)能電池。這種太陽(yáng)能電池采用可再生原材料基質(zhì)，使用后可以進(jìn)行回收。目前我們使用的太陽(yáng)能發(fā)電基片多依賴(lài)于單晶硅、多晶硅、硫化鎘或砷化鎵等價(jià)格高昂的不可再生資源。雖然太陽(yáng)能發(fā)電和傳統(tǒng)的火電相比較為清潔，但太陽(yáng)能基片的轉(zhuǎn)化率較低，使用壽命只有15-25年，且不能回收的痛點(diǎn)，為光伏產(chǎn)業(yè)的未來(lái)籠罩起了陰霾。而新型的基片，基于玻璃與塑料制成，其中添加一種植物細(xì)胞膜質(zhì)納米晶體(CNC)，而這種晶體便源于類(lèi)似于樹(shù)木之類(lèi)的植物。在這種電池壽命結(jié)束后，玻璃與塑料的回收是非常容易的，而其中添加的植物晶體可以通過(guò)熱水浸泡去除。新型的植物太陽(yáng)能基片在回收上也有較大優(yōu)勢(shì)。目前這種電池的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到2.7%，雖然能源轉(zhuǎn)化效率要遜色于普通太陽(yáng)能電池，但前景被廣泛看好。接下來(lái)該研究團(tuán)隊(duì)會(huì)爭(zhēng)取讓這種電池的轉(zhuǎn)化率達(dá)到10%。3、美國(guó)航天局用尿做電池一直以來(lái)航天員在太空中小便的問(wèn)題都是讓美國(guó)宇航局發(fā)愁的事情。目前他們想到了一個(gè)很好的解決辦法，用尿發(fā)電。美國(guó)宇航局通過(guò)實(shí)驗(yàn)將一種芽孢桿菌做成了一種新型的生物電池。他們將芽孢桿菌和尿液放在一起，芽孢桿菌和尿液結(jié)合會(huì)產(chǎn)生氨氣。氨氣當(dāng)做電極活性物質(zhì)和容器中的鉑金屬產(chǎn)生電極反應(yīng)，從而產(chǎn)生電流。目前該技術(shù)已經(jīng)被用在宇宙飛船中，即解決了宇航員在封閉空間中尿液的處理問(wèn)題，又產(chǎn)生了電力。這種新型電池，一般在宇航條件下，平均每天可以生產(chǎn)47瓦的電力，在特種航天的運(yùn)用上相當(dāng)可觀。此種思路還有望被推廣在污水處理上，目前污水處理費(fèi)錢(qián)、費(fèi)事、消費(fèi)大量能量，而且基本沒(méi)有任何產(chǎn)出。科學(xué)家希望未來(lái)可以通過(guò)微生物降解的方法來(lái)處理污水，這樣不僅省事省力，而且污水可以產(chǎn)生部分電力。但目前該項(xiàng)工程還停留在實(shí)驗(yàn)階段，并沒(méi)有相關(guān)的產(chǎn)品。4、靠吃蟲(chóng)發(fā)電的電池除了細(xì)菌以外，科學(xué)家們還嘗試過(guò)用人類(lèi)以外的其他生物發(fā)電。比如鼻涕蟲(chóng)。2001年英國(guó)西英格蘭大學(xué)的科學(xué)家們研制出了一種名為“Slugbot”的機(jī)器人，用于搜捕危害種植業(yè)的鼻涕蟲(chóng)放在一容器中，在酶的作用下將其轉(zhuǎn)化為電能。英國(guó)的農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期受到鼻涕蟲(chóng)的威脅，農(nóng)民每年在除蟲(chóng)上的花費(fèi)預(yù)計(jì)達(dá)到2000英鎊。為此英國(guó)的科學(xué)家曾研究出一款名為“Slugbot”的機(jī)器人，用于搜捕威脅種植業(yè)發(fā)展的鼻涕蟲(chóng)。機(jī)器人可以通過(guò)一個(gè)圖像傳感器在不同波長(zhǎng)的紅外線的作用下對(duì)目標(biāo)定位，然后通過(guò)一個(gè)裝有三個(gè)指頭的碳纖維臂進(jìn)行捕捉。這種機(jī)器人在每個(gè)黃昏鼻涕蟲(chóng)開(kāi)始活躍的時(shí)候進(jìn)行工作。他們每天大約能捕捉100只以上的害蟲(chóng)，然后把害蟲(chóng)裝進(jìn)一個(gè)容器，在酶的作用下完成發(fā)電，并給自己補(bǔ)充電能。雖然這種機(jī)器人備受當(dāng)?shù)剞r(nóng)民期待，最終卻沒(méi)有量產(chǎn)，而被作為一種概念產(chǎn)品，定格在歷史舞臺(tái)中。但用鼻涕蟲(chóng)發(fā)電的電池卻足以見(jiàn)得該團(tuán)隊(duì)腦洞突破天際。各國(guó)科研人員深不見(jiàn)底的腦洞和大膽的嘗試，讓更多新技術(shù)走進(jìn)我們的視野。相信不遠(yuǎn)的未來(lái)，更多成熟的技術(shù)會(huì)走進(jìn)我們的生活，讓我們的生活更加絢爛多彩。

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