2022-09-03 15:15:14

电池由蟹壳和锌制成,可充电和生物降解

一种用蟹壳制成的化合物制成的锌电池可以至少充电1000次,并且可以生物降解或在寿命结束时回收利用

堆积如山的蟹壳可以用来提高锌电池的工作效率

用蟹壳和锌制成的可充电电池可以储存风能和太阳能,然后它的部分可以在几年之内安全地生物降解或回收利用。

关键是壳聚糖,这是一种从甲壳素中提取的化合物,甲壳素是一种在螃蟹和虾壳中发现的物质。马里兰大学(University of Maryland)的胡良兵(Liangbing Hu)说,这种电池可以提供令人印象深刻的能量存储,并至少充电1000次。

锂离子电池是目前的标准,但生产锂离子电池需要开采锂,这可能会破坏环境,而且锂金属供应有限。

基于锌离子的电池是一个有趣的替代品,因为锌在自然界中是如此丰富,胡说。然而,锌离子电池通常不能多次充电,性能也很差,因为电池内部的水——离子的必要导体——腐蚀锌,并在阳极上形成沉积物,干扰电池的功能。

Hu决定研究壳聚糖,因为它的分子与水结合得很好,这意味着更少的水分子可以与锌反应,这可能有助于防止锌腐蚀。

胡教授说,壳聚糖是一种安全廉价的生物降解材料,在自然界中广泛存在。一个硬币大小、2厘米宽、将阳极和阴极分开的电池膜只需要20微克的市售壳聚糖粉末,成本约为0.00017美分。

Hu和他的同事们创造了一种含有壳聚糖和锌离子的柔性透明膜,将其压缩到扁平和致密。然后他们把这个放在锌阳极上。阴极是由一种有机化合物制成的,称为聚(苯并醌基硫化物)或PBQS。

测试表明,该膜允许高,快速导电的锌离子,而没有典型的锌腐蚀在水中。相反,锌颗粒变成了微小的六边形平板,沿着测试电池阳极的一侧堆积成扁平的层,继续帮助减少与锌的有害反应。

在性能和寿命方面,原型机在50毫安/平方厘米的高电流密度下工作400小时,或充电1000次,这与小型锂电池相当。

“电池在高电流密度下工作不是一件容易的事情,”胡说。

他说,在封闭的电池中,壳聚糖会在几年的时间内逐渐降解,剩余的锌可以回收。

 

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