科学家开发有机无金属电池 在酸性溶液中降解后可回收利用
时间:2021-05-08 10:28来源:cnBeta 作者:综合报道
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据外媒New Atlas报道，我们不断向可再生能源转变的问题之一与我们的储存方式有关，当今的金属负载锂电池目前有好处，但也存在自身的可持续性问题。科学家们正在研究替代的、更环保的化学制品，德克萨斯A&M大学的一个团队刚刚提出了一个有趣的候选物，展示了一种不含金属的电池，可以放在酸性溶液中按需降解。
对电子设备和电动汽车的需求不断增加，意味着对锂离子电池的需求不断增加，而锂离子电池依靠的是不太容易获得的重金属。例如，钴受到涉及非洲童工的采矿行为的道德问题的困扰，以及环境退化和水供应污染的困扰。此外，在电池寿命结束后，很难分离和回收这些材料。
研究报告的作者Jodie Lutkenhaus博士说：“现在锂离子电池的最大问题是，它们的回收率没有达到我们在未来电气化交通经济中所需要的程度。现在锂离子电池的回收率是个位数。锂离子电池中存在着有价值的材料，但它的回收非常困难，而且是能源密集型的。”
这些问题促使像Lutkenhaus这样的研究人员研究无金属电池架构，IBM开发的盐水原型电池就是一个明显的例子。德克萨斯A&M大学的科学家们使用了具有电化学活性的氨基酸链——称为氧化还原活性多肽，来构建电池的两个电极，在设备充电和放电时来回传递能量。
在测试中，这种有机电池满足了几个重要的条件。首先，这些电极在操作过程中发挥了它们作为活性材料的作用，在整个过程中保持稳定。之后，这些组件能够通过将它们置于酸性条件下进行降解，从而留下氨基酸和其他良性的降解产物，以便重新使用或在环境中无害地溶解。
研究报告的作者Karen Wooley博士说：“通过摆脱锂并使用这些多肽（蛋白质的组成部分），它真正把我们带入了这样一个领域，不仅避免了开采贵金属的需要，而且为可穿戴或植入式电子设备的供电打开了机会，也使新电池容易被回收。它们（多肽电池）是可降解的，它们是可回收的，它们是无毒的，它们在各个方面都更安全。”
虽然这项研究还处于早期阶段，但科学家们认为这是发展可持续电池的第一步，而且他们现在希望在机器学习的帮助下进一步改进设计。
该研究发表在《自然》杂志上。
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