新能源材料

英國(guó)研究稱：化石燃料時(shí)代或在10年內(nèi)終結(jié)

目前全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型極為重要，但轉(zhuǎn)型速度或時(shí)間演變是要考慮的關(guān)鍵因素。據(jù)英國(guó)薩塞克斯大學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，該校研究人員調(diào)查了全球和多國(guó)能源轉(zhuǎn)型的時(shí)間問題，提出全世界靠化石燃料獲取能量的時(shí)代可能在10年內(nèi)結(jié)束。

在能源轉(zhuǎn)型的時(shí)間尺度問題上，當(dāng)前主要學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中的主流觀點(diǎn)認(rèn)為，下一次能源轉(zhuǎn)型仍需很長(zhǎng)時(shí)間，需要幾十年到上百年，但一些實(shí)際證據(jù)并不都支持這種觀點(diǎn)。薩塞克斯能源集團(tuán)總裁本杰明·索瓦庫在發(fā)表于《能源研究與社會(huì)科學(xué)》雜志上的文章中指出，下一個(gè)重大能源革命所需的時(shí)間可能只需過去所用時(shí)間的一小部分，但這需要多學(xué)科、多方面的努力合作才能達(dá)到，還必須從以往能源系統(tǒng)和技術(shù)過渡的實(shí)驗(yàn)和磨難中學(xué)習(xí)。

該研究分析了歷史上的能源轉(zhuǎn)型時(shí)間。比如在歐洲，燃料從木材過渡到煤炭，各個(gè)國(guó)家花了96～160年不等，而電力成為主流花了47～69年。但在將來，由于資源短缺、氣候變化威脅和技術(shù)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的巨大提高，可能會(huì)使全球向清潔能源轉(zhuǎn)型的速度大大加快。

該研究還強(qiáng)調(diào)，以往的分析師忽略了很多能源更快轉(zhuǎn)型的例子，如安大略省在2003-2014年間完成了不用煤炭的轉(zhuǎn)型；印尼的主體家庭能源計(jì)劃只用了3年，就讓2/3的人口從使用煤油爐變成使用液化氣爐；法國(guó)的核電計(jì)劃在1970年只占供電市場(chǎng)份額的4%，到1982年已躥升到40%。這些案例都需要政府的強(qiáng)力干預(yù)，加上消費(fèi)者行為轉(zhuǎn)變，以及利益相關(guān)者的刺激和壓力的驅(qū)動(dòng)。索瓦庫說，進(jìn)化到一種更清潔的新能源系統(tǒng)，可能需要技術(shù)、政策法規(guī)、關(guān)稅與價(jià)格、用戶習(xí)慣與采用方式等方面的重大轉(zhuǎn)變。只從進(jìn)化本身來看，確實(shí)要花幾十年，將各種條件都湊在一起。但我們從過去的能源轉(zhuǎn)型中掌握了大量知識(shí)，相信未來的轉(zhuǎn)型會(huì)快得多。（科技日?qǐng)?bào)）

澳大利亞成為世界第2大液化天然氣出口國(guó)

據(jù)《西澳人報(bào)》報(bào)道，國(guó)際天然氣聯(lián)盟（IGU）日前發(fā)布《2016年世界LNG報(bào)告》顯示，2015年澳大利亞LNG出口達(dá)到2 940萬t，同比增長(zhǎng)26%，超過馬來西亞位居世界第2。據(jù)預(yù)測(cè)，到2018年澳大利亞出口量有望達(dá)到8 700萬t，并取代卡塔爾成為全球第1。（商務(wù)部網(wǎng)站）

無鈷高電壓電池材料問世

近日，Nano one公司宣布成功研制出無鈷高電壓鋰電池陰極材料——高電壓尖晶石。該材料只含鋰、錳、鎳而不含鈷元素，與已商業(yè)化的含鈷電池材料相比，具有輸出電壓高、壽命長(zhǎng)、安全性高、電池容量和放電功率大的特點(diǎn)，同時(shí)降低了成本、環(huán)保和供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)壓力。高電壓電池材料質(zhì)量輕、體積小和成本低的優(yōu)勢(shì)將在未來電動(dòng)汽車和數(shù)碼產(chǎn)品中發(fā)揮重大作用。Nano one是一家致力于生產(chǎn)納米復(fù)合材料的高新技術(shù)企業(yè)，其低成本高性能電池材料廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能和數(shù)碼產(chǎn)品。（中國(guó)有色金屬報(bào)）

超薄可彎曲鋅電池或徹底改變穿戴式設(shè)備

加州初創(chuàng)企業(yè)Imprint Energy致力于突破這一障礙。該公司開發(fā)了一種新型鋅電池，有望讓電子設(shè)備廠商突破標(biāo)準(zhǔn)鋰電池的局限。

該公司采用的技術(shù)來自加州大學(xué)伯克利分校的研究成果。目前，該公司已經(jīng)開始為試用客戶小批量生產(chǎn)這種超薄、高能、柔性、廉價(jià)的可充電電池。這種電池使用的原材料不是鋰，而是鋅，同時(shí)生產(chǎn)過程中還使用了絲網(wǎng)印刷技術(shù)。麥肯齊（Devin MacKenzie）稱，標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池很難做到又薄又有柔性，而且由于鋰化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡蚨枰芏喟b來保證鋰離子電池的安全。如果你看過網(wǎng)上鋰離子電池在空氣中乃至水中起火的視頻，就會(huì)明白這一點(diǎn)了。

這種架構(gòu)也使得鋰離子電子注定只能做得堅(jiān)硬而碩大。即便是Macbook Air最薄的筆記本電腦或者iPad這樣的平板電腦，其設(shè)計(jì)也受到電池大小和質(zhì)量的限制。耐克Fuel Band使用了弧形鋰聚合物電池，但如果仔細(xì)觀察腕帶形狀，可以發(fā)現(xiàn)電池是腕帶上唯一無法彎曲的部分。盡管Imprint Energy才剛起步，但它的終極目標(biāo)便是穿戴式設(shè)備市場(chǎng)，其中既包括消費(fèi)市場(chǎng)（例如耐克Fuel Band和Fitbit），也包括醫(yī)療健康市場(chǎng)（例如植入式監(jiān)測(cè)設(shè)備）。這種新型電池將令穿戴式設(shè)備行業(yè)受益匪淺。鑒于穿戴式電子設(shè)備還是新興行業(yè)，未來幾年才可能成為主流，突破性的設(shè)計(jì)可能會(huì)徹底改變?cè)撔袠I(yè)。（新華網(wǎng)）

美國(guó)研發(fā)出新型復(fù)合金屬鋰電極材料

近年來，隨著便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車及可再生能源的迅速發(fā)展，高能量能源存儲(chǔ)器件成為新能源新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。金屬鋰具有極高的理論比容量和理想的負(fù)極電位。以金屬鋰為負(fù)極的二次電池，具有高工作電壓、高能量密度等優(yōu)勢(shì)，使得金屬鋰成為當(dāng)今能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的首選材料。然而，現(xiàn)有鋰離子二次電池各項(xiàng)指標(biāo)諸如容量、循環(huán)壽命、充電速度等，均不能滿足消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的需求，因此，新型電極材料的研發(fā)成為重中之重。

新研究的復(fù)合金屬鋰電極在碳酸鹽電解液體系的循環(huán)過程中具有較小的尺寸變化、極高的比容量和良好的循環(huán)及倍率性能，其電壓曲線也相對(duì)平滑，突破了當(dāng)前制約金屬鋰電池大規(guī)模商業(yè)化的主要問題，即金屬鋰與電解液的副反應(yīng)，循環(huán)過程中的電極尺寸變化，以及鋰枝晶的形成。前者很大程度上降低了電池的庫倫效率，影響了其電化學(xué)性能；后兩者則會(huì)給金屬鋰電池帶來嚴(yán)重的安全隱患。針對(duì)上述問題，該小組展開了一系列研究。經(jīng)過多次嘗試后，他們將目光轉(zhuǎn)向了納米技術(shù)。研究小組對(duì)材料表面特殊浸潤(rùn)性進(jìn)行深入研究后，首次提出了“親鋰性”這一概念，并利用表面“親鋰化”處理的碳質(zhì)主體材料，通過建立“親鋰”的界面材料體系，開創(chuàng)性地將金屬鋰融化之后，利用毛細(xì)作用吸入碳纖維網(wǎng)絡(luò)的空隙中，成功制備出含有支撐框架的復(fù)合金屬鋰電極。（科技日?qǐng)?bào)）

葡萄藻中的酶可實(shí)現(xiàn)從植物中提取燃料

美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)的科學(xué)家們?cè)谘芯烤G色微藻——布朗葡萄藻過程中發(fā)現(xiàn)了一種能夠產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏拿福眠@種酶可實(shí)現(xiàn)從植物中提取燃料。該研究發(fā)表在最新一期的《自然—通訊》雜志上。

布朗葡萄藻可產(chǎn)生大量的液態(tài)碳?xì)浠衔铮糜谏a(chǎn)汽油、煤油和柴油。目前在地下儲(chǔ)藏的石油大多也是由這些海藻產(chǎn)生的。葡萄藻在世界分布十分廣泛，無論海洋、池塘、湖泊，還是高山、沙漠，均可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤影，但其最大問題是生長(zhǎng)極為緩慢。在自然狀態(tài)下，無法依靠其獲取具有經(jīng)濟(jì)意義的生物質(zhì)能燃料。一個(gè)葡萄藻細(xì)胞變成2個(gè)細(xì)胞大約需要一個(gè)星期，而生長(zhǎng)較快的藻類6h就可以翻番。研究人員試圖利用基因技術(shù)改造葡萄藻，使其可像其他藻類一樣能夠快速生長(zhǎng)，或像陸地植物一樣可以大量種植，這樣才可以利用其生產(chǎn)燃料。研究人員首先對(duì)哪些基因能夠生產(chǎn)燃料進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)由LOS基因編碼的合成酶，能夠啟動(dòng)油料的生產(chǎn)。他們確定布朗葡萄藻的LOS酶可以生產(chǎn)數(shù)種不同的碳?xì)浠衔?。該酶可以利?種不同的分子作為基質(zhì)，并且可以將這些分子組合在一起。如將2個(gè)20碳基質(zhì)合成出40碳分子；將2個(gè)15碳基質(zhì)分子合成出30碳的分子；15碳基質(zhì)分子與20碳基質(zhì)分子合成35碳的分子。LOS酶的這一特性十分重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)與LOS酶相類似的酶只能利用15碳基質(zhì)分子。而對(duì)于燃料來說，碳數(shù)越高越好。

研究人員確定了幾乎所有與碳?xì)浠衔锷a(chǎn)相關(guān)的活性基因序列，經(jīng)過生物信息學(xué)分析后，精確找到了一個(gè)啟動(dòng)碳?xì)浠衔锷锖铣傻幕?。但了解這些基因后，他們還須找到合適的宿主，來優(yōu)化這些基因表達(dá)，以便利用其來產(chǎn)生更多油料，而這還需要大量的基礎(chǔ)研究。通過對(duì)基因組進(jìn)行挖掘，并對(duì)相關(guān)的酶進(jìn)行研究，可廣泛將之應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、化工或生物燃料的生產(chǎn)。（科技日?qǐng)?bào)）

新奇超材料助推太陽能電池革命

據(jù)澳大利亞國(guó)立大學(xué)（ANU）網(wǎng)站消息，該校和美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校合作，開發(fā)出一種屬性奇特的納米超材料，該材料被加熱時(shí)能以不同尋常的方式發(fā)光。這一成果有望推動(dòng)太陽能電池產(chǎn)業(yè)的革命，帶來能把輻射熱轉(zhuǎn)化成電能的熱光伏電池，在黑暗中收集熱量來發(fā)電。

ANU物理與工程研究院的謝爾蓋·克魯克說，新的超材料克服了一些技術(shù)障礙，有助打開熱光伏電池的潛能，預(yù)計(jì)能使熱光伏電池的效率超過傳統(tǒng)太陽能電池的2倍。熱光伏電池產(chǎn)生電流不需要陽光直接照射，而是從周圍環(huán)境中收集紅外輻射形式的熱。它們能回收利用發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的熱，或與燃燒機(jī)結(jié)合按需發(fā)電。新型超材料有著納米級(jí)的微結(jié)構(gòu)，由黃金和氟化鎂組成，能向特定方向發(fā)出輻射，還能改變形狀發(fā)出特殊的光，而常規(guī)材料只能以全方位、廣泛紅外光波的形式發(fā)熱。因此用這種材料制作匹配熱光伏電池的發(fā)射器極為理想。

該材料的非凡表現(xiàn)來自其新奇的物理屬性，它的磁性呈雙曲線形分布，表示電磁輻射以不同方向傳播。天然材料如玻璃或水晶，輻射形狀是簡(jiǎn)單的球形或橢球形，而超材料的輻射形式截然不同，這是由于材料與光磁元件之間有著極強(qiáng)的相互作用?？唆斂祟A(yù)測(cè)新材料會(huì)有這些令人驚奇的性質(zhì)，他的團(tuán)隊(duì)與擅長(zhǎng)制造這類材料的加州大學(xué)伯克利分校合作，利用前沿技術(shù)造出了這種材料，構(gòu)成材料的基本單位還不到人頭發(fā)截面的12 000。研究人員說，如果發(fā)射器和接收器的間距能達(dá)到納米級(jí)，用這種超材料為基礎(chǔ)造出的熱光伏電池的效率還能進(jìn)一步提高。在這種構(gòu)造中，輻射熱在二者之間傳遞的效率比傳統(tǒng)材料要高10倍。（科技日?qǐng)?bào)）

我國(guó)研究者開發(fā)出新型環(huán)保電池

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)日前報(bào)告說，他們開發(fā)的一種新型鋁-石墨二元離子電池具有環(huán)境友好、低成本等特點(diǎn)，能克服傳統(tǒng)鋰離子電池的一些局限，在電子設(shè)備和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

由于電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等行業(yè)的帶動(dòng)，近年全球電池需求量持續(xù)上漲。依據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)弗里多尼亞集團(tuán)的數(shù)據(jù)，未來全球電池需求量繼續(xù)以每年7.7%的速度增長(zhǎng)，到2019年其市場(chǎng)規(guī)?？傤~將達(dá)1 200億美元。鋰離子電池是目前最主流的電池類型，因?yàn)槠潆姌O中一般含有鎳、鈷等重金屬元素，廢舊鋰電池進(jìn)入環(huán)境會(huì)造成重金屬污染。此外，鋰電池發(fā)展也面臨比功率（即電池輸出功率與電池的質(zhì)量之比）、能量密度等參數(shù)即將達(dá)到極限等技術(shù)瓶頸。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員唐永炳說，與傳統(tǒng)鋰電池相比，這種新型電池的產(chǎn)品成本可降低約50%，比功率能增至傳統(tǒng)鋰電池的1.3～2.0倍，能量密度可提高到傳統(tǒng)鋰電池的1.6～2.8倍，具有明顯優(yōu)勢(shì)。（新華網(wǎng)）

2020年光伏裝機(jī)容量有望達(dá)1.6億kW

“十三五”時(shí)期，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望得到大幅提升。根據(jù)國(guó)家能源局提供的規(guī)模發(fā)展指標(biāo)，到2020年底，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量有望達(dá)到1.6億kW，年發(fā)電量達(dá)到1 700億kWh。其中，光伏發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1.5億kW，太陽能熱發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1 000萬kW。太陽能熱利用集熱面積保有量達(dá)到8億m2。

與規(guī)模相比，電源結(jié)構(gòu)也值得重視。根據(jù)規(guī)劃，到2020年底，太陽能發(fā)電裝機(jī)規(guī)模在電力結(jié)構(gòu)中的比重約7%，在新增電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)中的比例約為15%，在全國(guó)總發(fā)電量結(jié)構(gòu)中的比例約為2.5%。值得注意的是，國(guó)家對(duì)于太陽能發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新也提出了明確指標(biāo)，比如單晶硅電池、多晶硅電池、新型薄膜太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到23%以上、20%以上和20%左右。（新華網(wǎng)）

新膠狀材料有助存儲(chǔ)可再生能源

隨著各種成分的添加，翠綠的液體漸漸變成了褐色的膠體。加拿大多倫多大學(xué)研發(fā)出的這種彩色黏性材料，或?qū)⒔o可再生能源新的廉價(jià)存儲(chǔ)方式鋪平道路。

研究發(fā)現(xiàn)，這種材料在被鋪展到金屬帶上并通電后，其打破水分子的速率要比現(xiàn)有常用材料高出3倍，且成本要低廉得多。多倫多大學(xué)客座研究員張博（音譯）稱，其開發(fā)的這種神奇膠狀材料可作為催化劑，將水分解為氫和氧。相關(guān)水解工藝的關(guān)鍵是使用了相對(duì)廉價(jià)和豐富的鎢金屬。鎢本身不會(huì)對(duì)水分解，但其在催化劑作用下可改變其他成分的特性，尤其是鐵—鈷氧化物，從而使水的分解更容易。而且，這種新材料可在室溫條件下制作，制成后可像膠貼一樣易于使用。研究人員表示，新膠狀材料可促進(jìn)工業(yè)規(guī)模的水解技術(shù)開發(fā)。在此過程中，作為副產(chǎn)物的氧通常被釋放至大氣中，而氫則被存儲(chǔ)起來。之后，在燃料電池中這些氫可與氧再度結(jié)合產(chǎn)生能量。

存儲(chǔ)是一直困擾可再生能源領(lǐng)域的難題，電池技術(shù)并未能提供一種大量存儲(chǔ)電能的廉價(jià)和長(zhǎng)期手段。新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，可將間歇性可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)起來，以供將來無限期地使用。新膠狀材料是加拿大先進(jìn)項(xiàng)目研究院（CIFAR）資助的仿生能源項(xiàng)目產(chǎn)生的首個(gè)具體成果。該項(xiàng)目由多倫多大學(xué)著名能源專家愛德華·薩金特領(lǐng)導(dǎo)。研究成果發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志上。（科技日?qǐng)?bào)）

我國(guó)將建首個(gè)全流域“風(fēng)光水互補(bǔ)”清潔能源基地

我國(guó)第3大水電基地雅礱江流域?qū)⒔ㄔO(shè)我國(guó)首個(gè)全流域的“風(fēng)光水互補(bǔ)”清潔能源示范基地，充分利用雅礱江水電站群的調(diào)節(jié)性能，平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)3種清潔能源的優(yōu)化利用、打捆外送。這將有利于優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，并促進(jìn)四川甘孜、涼山等貧困地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

從雅礱江流域水電開發(fā)有限公司了解到，示范基地規(guī)劃總裝機(jī)達(dá)到6 000萬kW，有望成為目前世界上最大的“風(fēng)光水互補(bǔ)”清潔能源示范基地。目前，國(guó)內(nèi)除黃河上游以龍羊峽單體項(xiàng)目為基礎(chǔ)打造“水光互補(bǔ)”、金沙江下游打造“風(fēng)光水互補(bǔ)”以及內(nèi)蒙古嘗試火電與風(fēng)電打捆送出等方面的研究以外，還沒有一家真正整條流域的“風(fēng)光水互補(bǔ)”清潔能源示范基地。

雅礱江公司董事長(zhǎng)陳云華介紹，雅礱江所流經(jīng)的甘孜州、涼山州、攀枝花市地處川西風(fēng)能和太陽能資源富集區(qū)域，流域沿岸兩側(cè)風(fēng)電、光電資源可開發(fā)量超過3 000萬kW，與雅礱江流域規(guī)劃的水力資源相當(dāng)，相當(dāng)于再造一條“雅礱江”。

根據(jù)初步規(guī)劃成果，雅礱江流域沿岸將布局風(fēng)電場(chǎng)址約80個(gè)，測(cè)算裝機(jī)容量1 261萬kW；光電場(chǎng)址約25個(gè)，測(cè)算裝機(jī)容量1 816萬kW。上述風(fēng)電和光伏發(fā)電項(xiàng)目總裝機(jī)容量3077萬kW，年發(fā)電量約519億kWh，總投資逾3 077億元。項(xiàng)目建設(shè)將直接帶動(dòng)雅礱江沿岸貧困地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。據(jù)了解，目前雅礱江風(fēng)光水互補(bǔ)清潔能源示范基地建設(shè)已納入四川省“十三五”規(guī)劃，并成為四川省打造清潔能源示范省的重要組成部分。雅礱江公司將優(yōu)選部分風(fēng)電、光電場(chǎng)址作為首批項(xiàng)目推進(jìn)前期工作，按照“成熟一批、開發(fā)一批”的原則加快建設(shè)。（新華網(wǎng)）

中國(guó)超級(jí)電容器電極材料“瓶頸”獲突破

近日，南京理工大學(xué)夏暉教授團(tuán)隊(duì)成功合成了非晶FeOOH/石墨烯復(fù)合納米片，這種新新型非晶材料將大幅降低超級(jí)電容器的成本，極大地推動(dòng)其商業(yè)化。一直以來，超級(jí)電容器電極材料的研究集中在納米晶材料上，但是納米晶材料的結(jié)構(gòu)很難擴(kuò)張或收縮的性質(zhì)限制了超級(jí)電容器的循環(huán)壽命和快速充放電性能。同時(shí)，納米晶材料的合成通常在高溫下進(jìn)行，大大提高了生產(chǎn)成本，并且工藝復(fù)雜，很難做到大量生產(chǎn)，極大地限制了超級(jí)電容器的廣泛推廣，目前只有少量應(yīng)用于電動(dòng)汽車中。

近幾年，科研人員開始嘗試把非晶材料用于超級(jí)電容器的電極材料。相比于結(jié)晶材料，非晶材料的合成溫度更低，因此大大降低了電極材料的合成成本。非晶材料結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定，體積可調(diào)控。然而，美中不足的是非晶材料較差的導(dǎo)電性以及較小的比表面積在一定程度上限制了超級(jí)電容性能進(jìn)一步提高。所以，研發(fā)低成本、可大量生產(chǎn)、高循環(huán)壽命以及可快速充放電的新型非晶材料是新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域的核心科學(xué)問題，同時(shí)也是世界超級(jí)電容器工業(yè)化生產(chǎn)的難題。劉嘉琪和導(dǎo)師夏暉教授等成功合成的非晶FeOOH/石墨烯復(fù)合納米片，合成方法綠色環(huán)保、簡(jiǎn)單易行。該復(fù)合電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的超級(jí)電容性能，具有高循環(huán)使用壽命，可快速充放電。（證券時(shí)報(bào)）

我國(guó)科學(xué)家研發(fā)可在雨天發(fā)電的太陽能電池

德國(guó)最新一期的科研期刊《應(yīng)用化學(xué)》刊登論文《一種既可在陽光下也可在雨水下發(fā)電的太陽能電池》，介紹我國(guó)科學(xué)家開發(fā)的一種石墨烯材料使太陽能電池雨天發(fā)電成為可能。

雨滴并非純凈水，含有鈉離子、鈣離子、銨離子等多種陽離子和氯離子、硫酸根離子、硝酸根離子等多種陰離子。中國(guó)海洋大學(xué)唐群委教授和云南師范大學(xué)楊培志教授的團(tuán)隊(duì)在這家德國(guó)期刊上的論文介紹，模擬雨滴在降落到他們研制的石墨烯材料（與一種染料敏化太陽能電池耦合）表面后，陽離子會(huì)與石墨烯共軛結(jié)構(gòu)中的離域電子形成陽離子/電子雙電層“贗電容”，而模擬雨滴在石墨烯表面的鋪展—收縮過程為“贗電容”充、放電，從而產(chǎn)生電壓和電流。論文稱，在使用一定濃度的氯化鈉溶液模擬雨水的實(shí)驗(yàn)中，此太陽能電池實(shí)現(xiàn)了大約100mV/滴的電壓和0.5μA/滴的電流輸出以及6.53%的光電轉(zhuǎn)換效率。

作為新能源的重要組成部分，太陽能一直是清潔能源研究的熱門領(lǐng)域，近年來相關(guān)研究不斷取得進(jìn)展和突破，但一直無法解決“全天候”尤其是雨天發(fā)電的問題。唐群委表示，此前曾有科技期刊報(bào)道過科學(xué)家嘗試把雨滴下落的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的嘗試，但人們?cè)谔柲芑A(chǔ)研究領(lǐng)域的思路大多只限于如何更高效的利用、轉(zhuǎn)化太陽光。

唐群委說，有關(guān)研究成果已在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)了發(fā)明專利，而論文也得到了評(píng)審專家的高度評(píng)價(jià)。唐群委和楊培志認(rèn)為，該研究有助于延長(zhǎng)太陽能電池的潛在發(fā)電時(shí)間，未來還可能在雨量充沛但太陽能資源不夠豐富的地區(qū)，酸雨多發(fā)地區(qū)，以及島礁供電和海上航行等領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。（新華網(wǎng)）