科學家開發有機無金屬電池 在酸性溶液中降解后可回收利用

據外媒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性問題。科學家們正在研究替代的、更環保的化學製品,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。

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對電子設備和電動汽車的需求不斷增加,意味着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採礦行為的道德問題的困擾,以及環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濟中所需要的程度。現在鋰離子電池的回收率是個位數。鋰離子電池中存在着有價值的材料,但它的回收非常困難,而且是能源密集型的。”

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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揮了它們作為活性材料的作用,在整個過程中保持穩定。之後,這些組件能夠通過將它們置於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境中無害地溶解。

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研究報告的作者Karen Wooley博士說:“通過擺脫鋰並使用這些多肽(蛋白質的組成部分),它真正把我們帶入了這樣一個領域,不僅避免了開採貴金屬的需要,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。”

雖然這項研究還處於早期階段,但科學家們認為這是發展可持續電池的第一步,而且他們現在希望在機器學習的幫助下進一步改進設計。

該研究發表在《自然》雜誌上。

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