螃蟹不僅可以吃,它的殼還可以做電池,而且可以生物降解。
這是中國弟弟胡的最新研究成果,他在《自然》和《科學(xué)》雜志上發(fā)表了9篇文章。
在傳統(tǒng)的鋰離子電池中,聚丙烯和聚碳酸酯隔膜需要幾十萬年才能降解但眾所周知,蟹殼是適當(dāng)?shù)目缮锝到獠牧希?dāng)電池用就不用擔(dān)心環(huán)保問題了
蟹殼是怎么做成電池的很多朋友還是很迷茫那我們來看看
蟹殼中的殼聚糖用作電解質(zhì)。
作為電池的蟹殼,嚴(yán)格來說是用蟹殼中的殼聚糖制備的致密的殼聚糖—鋅凝膠電解液在這種電池中,殼聚糖,致密化和凝膠電解質(zhì)是核心
先說殼聚糖從微觀上看,是由甲殼素聚合而成下圖顯示了它的化學(xué)結(jié)構(gòu)
可以看出,殼聚糖中含有豐富的羥基和胺基,可以與水形成氫鍵,從而大大降低了后續(xù)電解液中游離水的含量,更有利于凝膠的形成。
先說凝膠電解質(zhì),一般用高分子材料制備,殼聚糖是一種有機(jī)高分子與傳統(tǒng)的隔膜電解液相比,凝膠態(tài)使電解液具有良好的離子導(dǎo)電性,可以保證電化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行
而且凝膠電解質(zhì)本身具有一定的柔性,可以使其在構(gòu)建柔性儲(chǔ)能器件方面更具優(yōu)勢綜上所述,凝膠電解質(zhì)的化學(xué)和結(jié)構(gòu)可調(diào)性使其在多功能器件的制備中更具潛力因此,使用凝膠電解質(zhì)電池是未來的一大趨勢
解釋完殼聚糖和凝膠電解質(zhì),鋅離子如何與殼聚糖形成凝膠電解質(zhì)此時(shí)羥基和胺基會(huì)發(fā)揮作用,殼聚糖的羥基和胺基會(huì)在氫氧化鈉溶液中與鋅離子配位形成殼聚糖—鋅膜
要使其凝膠化,就要使其致密化,也就是俗稱的脫水如果殼聚糖鋅膜沒有致密化和脫水,其中的水分會(huì)導(dǎo)致鋅不受控制的沉積,形成苔蘚狀的枝晶,這往往不是理想的沉積狀態(tài)
致密化后,鋅不僅能在負(fù)極上形成理想的沉積狀態(tài),還能將電解液限制在納米微孔內(nèi),實(shí)現(xiàn)高離子電導(dǎo)率。
致密化后,制備了殼聚糖—鋅凝膠電解質(zhì)由殼聚糖制成的新型電池可以在5個(gè)月內(nèi)完全降解,這意味著整個(gè)電池的約2/3是環(huán)保的,只剩下未降解的鋅金屬
而且不用擔(dān)心,未降解的鋅金屬是可以回收的,地殼中鋅的含量比一般電池使用的鋰更豐富成熟的鋅電池會(huì)更成熟,更安全用蟹殼做電池,不僅環(huán)保,性能也很好
話不多說,直接上數(shù)據(jù)經(jīng)過1000多次循環(huán)后,電池的能量效率仍然高達(dá)99.7%,這表明致密化殼聚糖—鋅電解質(zhì)的鋅陽極具有優(yōu)異的可逆性
環(huán)保+高能效,雙buff疊加今后,螃蟹等帶殼海產(chǎn)品的價(jià)格將會(huì)上漲
胡畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),主要從事木質(zhì)纖維基納米纖維和納米晶體的研究。
值得一提的是,胡曾被外界稱為木中之王通過一種特殊的技術(shù),他利用細(xì)胞壁工程將硬木板材塑造成多功能的3D結(jié)構(gòu),大大提高了木材的強(qiáng)度
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