石墨烯電池利用環境熱量自行充電
這是一個有趣的創意,用于制作電池。水溶液中離子(zi)的熱運動是(shi)巨大(da)的,室溫下(xia)達(da)每秒(miao)幾百米。但(dan)很少有人研究這一過程,也沒有人研究它(ta)可能產生(sheng)電流。進行這一研究的徐(xu)子(zi)涵(Zihan Xu)是(shi)香(xiang)港理工(gong)大(da)學(Hong Kong Polytechnic University)的,他和幾個(ge)同伴(ban)不僅研究這個(ge)過程,而(er)且似乎也掌握了。
石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中,時間(小時、天數)和產(chan)生電壓的關(guan)系。來源:香港(gang)理工(gong)大學
這些家伙已經制成電路,其中(zhong)包含LED,用電線連(lian)接(jie)到帶(dai)狀石(shi)墨烯(xi)(xi)。他(ta)們只是把石(shi)墨烯(xi)(xi)放在(zai)氯化銅(copper chloride)溶(rong)液中(zhong),進行觀察。果然,LED燈亮了。實際上(shang),他(ta)們需(xu)要6個石(shi)墨烯(xi)(xi)電路,形成串聯,這樣就可產生(sheng)所(suo)需(xu)的2V,使LED燈發亮,就可以得到這個圖片(pian)。
徐(xu)子涵和同事說,這里發生情況就(jiu)是這樣。銅離(li)(li)子具有雙重正電(dian)荷,穿過溶(rong)液(ye)的(de)速度約每秒300米,這是因為溶(rong)液(ye)在室(shi)溫下的(de)熱(re)能量。當離(li)(li)子猛烈撞(zhuang)入石(shi)墨(mo)烯帶時,碰撞(zhuang)會產生足(zu)夠的(de)能量,使(shi)不(bu)在原位(wei)的(de)電(dian)子離(li)(li)開石(shi)墨(mo)烯。這些(xie)電(dian)子有兩種選擇(ze):可(ke)以離(li)(li)開石(shi)墨(mo)烯帶,和銅離(li)(li)子結合,也可(ke)以穿過石(shi)墨(mo)烯,進入電(dian)路。
原(yuan)來,流動的電子(zi)在(zai)石(shi)墨烯(xi)中更(geng)快,超過(guo)它(ta)穿過(guo)溶液(ye)的速(su)度,所以電子(zi)自然會選擇路(lu)徑,穿過(guo)電路(lu)。正是這(zhe)一點點亮了(le)LED燈“釋(shi)放(fang)的電子(zi)更(geng)傾向于穿過(guo)石(shi)墨烯(xi)表面,而不是進入電解液(ye)。我(wo)們的設備就是這(zhe)樣產生電壓的,”徐子(zi)涵(han)說(shuo)。
因此,這個(ge)(ge)裝置(zhi)產生的(de)能量來自周圍環境(jing)的(de)熱(re)(re)量。這些家伙說,他(ta)們可以(yi)提高電流,只(zhi)需(xu)加熱(re)(re)溶(rong)液,也可用超聲波加快銅離子。他(ta)們甚至聲稱,只(zhi)依靠周圍熱(re)(re)量,就(jiu)可以(yi)使他(ta)們的(de)石墨烯電池(chi)持(chi)續運(yun)行20天(tian)。但是(shi),還有一個(ge)(ge)重要(yao)的(de)問(wen)號。另一個(ge)(ge)假設(she)是(shi)某(mou)種(zhong)化學(xue)反應產生電流,就(jiu)像普通(tong)的(de)電池(chi)。
然而,徐(xu)子涵和同(tong)事(shi)說,他(ta)們(men)排除(chu)了這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)點,因為進(jin)行(xing)了幾組控(kong)制實驗。然而,這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)是(shi)在一(yi)(yi)些(xie)補充材料中介紹的(de)(de)(de),他(ta)們(men)似乎并(bing)沒有放在arXiv網站(zhan)上。他(ta)們(men)需要公開(kai)這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie),要趕在別人做(zuo)出嚴肅聲明之前。從表面(mian)價值來看,這(zhe)(zhe)(zhe)看起來是(shi)一(yi)(yi)項非常重要的(de)(de)(de)成果(guo)。其他(ta)人也在石(shi)墨烯(xi)中產生過電流,但只是(shi)讓水流過它,所(suo)以(yi)這(zhe)(zhe)(zhe)并(bing)不(bu)真(zhen)的(de)(de)(de)使(shi)人吃驚,移動(dong)的(de)(de)(de)離子也可以(yi)產生這(zhe)(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)效果(guo)。這(zhe)(zhe)(zhe)預示(shi)著清潔的(de)(de)(de)綠色(se)電池,只依靠環境熱量驅動(dong)。徐(xu)子涵和同(tong)事(shi)說:“這(zhe)(zhe)(zhe)代表著一(yi)(yi)個巨(ju)大的(de)(de)(de)突破,研究的(de)(de)(de)是(shi)自驅動(dong)技術”。
我們(men)(men)希望他們(men)(men)是正確的。但至少在目前,人(ren)們(men)(men)還(huan)仍然無法下結論。