據(jù)外媒New Atlas報道,我們不斷向可再生能源轉(zhuǎn)變的問題之一與我們的儲存方式有關(guān),當(dāng)今的金屬負(fù)載鋰電池目前有好處,但也存在自身的可持續(xù)性問題。科學(xué)家們正在研究替代的、更環(huán)保的化學(xué)制品,德克薩斯A&M大學(xué)的一個團(tuán)隊(duì)剛剛提出了一個有趣的候選物,展示了一種不含金屬的電池,可以放在酸性溶液中按需降解。
對電子設(shè)備和電動汽車的需求不斷增加,意味著對鋰離子電池的需求不斷增加,而鋰離子電池依靠的是不太容易獲得的重金屬。例如,鈷受到涉及非洲童工的采礦行為的道德問題的困擾,以及環(huán)境退化和水供應(yīng)污染的困擾。此外,在電池壽命結(jié)束后,很難分離和回收這些材料。
研究報告的作者Jodie Lutkenhaus博士說:“現(xiàn)在鋰離子電池的最大問題是,它們的回收率沒有達(dá)到我們在未來電氣化交通經(jīng)濟(jì)中所需要的程度。現(xiàn)在鋰離子電池的回收率是個位數(shù)。鋰離子電池中存在著有價值的材料,但它的回收非常困難,而且是能源密集型的。”
這些問題促使像Lutkenhaus這樣的研究人員研究無金屬電池架構(gòu),IBM開發(fā)的鹽水原型電池就是一個明顯的例子。德克薩斯A&M大學(xué)的科學(xué)家們使用了具有電化學(xué)活性的氨基酸鏈——稱為氧化還原活性多肽,來構(gòu)建電池的兩個電極,在設(shè)備充電和放電時來回傳遞能量。
在測試中,這種有機(jī)電池滿足了幾個重要的條件。首先,這些電極在操作過程中發(fā)揮了它們作為活性材料的作用,在整個過程中保持穩(wěn)定。之后,這些組件能夠通過將它們置于酸性條件下進(jìn)行降解,從而留下氨基酸和其他良性的降解產(chǎn)物,以便重新使用或在環(huán)境中無害地溶解。
研究報告的作者Karen Wooley博士說:“通過擺脫鋰并使用這些多肽(蛋白質(zhì)的組成部分),它真正把我們帶入了這樣一個領(lǐng)域,不僅避免了開采貴金屬的需要,而且為可穿戴或植入式電子設(shè)備的供電打開了機(jī)會,也使新電池容易被回收。它們(多肽電池)是可降解的,它們是可回收的,它們是無毒的,它們在各個方面都更安全。”
雖然這項(xiàng)研究還處于早期階段,但科學(xué)家們認(rèn)為這是發(fā)展可持續(xù)電池的第一步,而且他們現(xiàn)在希望在機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助下進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計。