海藻纖維素電池的妙用

熱衷于在淘X、京X、新X等C2C、B2C等購物網(wǎng)站上敗家的《Geek》眾編輯都有焦急等待快遞公司送貨的經(jīng)歷，尤其是查理藍(lán)從獲悉運單號碼開始，就分分鐘刷新快遞公司的物流查詢系統(tǒng)，唯恐自己的寶貝中途走失了。要是能隨時看到自己的包裹到了什么地方，各位豈不是安心多了嗎?其實要給貨物貼上標(biāo)簽紙樣的無線電追蹤裝置在技術(shù)上并不難實現(xiàn)，關(guān)鍵在于供電問題不太好解決——傳統(tǒng)的鋰電池?zé)o法做得像標(biāo)簽一樣纖薄柔韌。不過現(xiàn)在這個問題似乎有解了，那就是海藻纖維素電池!

常識告訴我們，電池依靠電化學(xué)反應(yīng)工作，每一個電池包含兩個電極(陰極和陽極)，這兩個電極浸沒在電解液中。目前我們用得最多的鋰電池的陽極由碳組成，陰極由氧化鋰鈷組成，后者溶在含有鋰鹽的有機電解液中。當(dāng)電池被通上電時，電子朝陰極進(jìn)發(fā)，迫使帶正電的鋰離子遠(yuǎn)離陰極，進(jìn)入陽極；當(dāng)電池放電時，電流讓鋰離子離開陽極返回到陰極。

瑞典烏普薩拉大學(xué)的阿爾伯特米蘭因博士發(fā)明的新型電池同樣基于這一原理，不同的是這種電池由海藻中提取的纖維素制成。海藻纖維素的纖維極為纖細(xì)，會使電池的表面積更大，從而存儲更多電荷；與此同時，由這種纖維素制成的電池也具備了纖薄柔韌的物理性質(zhì)。因為纖維本身并不能導(dǎo)電，所以米蘭因等人將一種常見的導(dǎo)電聚合物聚吡咯(polypyrrole，通常為無定型黑色固體，不溶不熔，在200℃時會分解，能導(dǎo)電)浸入海藻纖維，從而產(chǎn)生了種能夠?qū)щ姷幕旌衔铩＝又麄冊谶@種合成物中制造出新電池的兩極，用浸過鹽水的濾紙作為電解質(zhì)。

這種新型電池由兩個纖維素電極及夾在中間的浸過鹽水的濾紙構(gòu)成，結(jié)構(gòu)上就像一個三明治。兩個纖維素電極位于兩塊載玻片之間，兩極上附有鉑帶與外界形成導(dǎo)電接觸。在聚吡咯內(nèi)發(fā)生的化學(xué)變化存儲和釋放電量，分子在其中以兩種形態(tài)(氧化狀態(tài)和還原狀態(tài))存在，當(dāng)這兩種狀態(tài)的分子形成回路時，即產(chǎn)生電流。該電池可在幾秒內(nèi)完成充電，而且充放電100次后的性能也不會出現(xiàn)較大的損耗。雖然海藻目前電池的效率僅為鋰離子電池的三分之，還不能替代鋰電池，但完全可以用來為前面提到的無線標(biāo)簽供電，或者用于“智能”包裝材料，比如帶電子顯示屏的包裝盒?？梢灶A(yù)見，僅僅在中國，這一技術(shù)的前景就十分廣闊，至少《Geek》眾編輯都盼著海藻纖維電池實用化的一天呢。