國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
燃料電池新技術(shù)
燃料電池新技術(shù) 雖然由甲醇或氫供電的低溫燃料電池已經(jīng)被廣泛研究,但由于缺少對聚合物材料的有效催化系統(tǒng),現(xiàn)有的低溫燃料電池技術(shù)不能直接使用生物質(zhì)作為一種燃料。 近日,美國佐治亞
雖然由甲醇或氫供電的低溫燃料電池已經(jīng)被廣泛研究,但由于缺少對聚合物材料的有效催化系統(tǒng),現(xiàn)有的低溫燃料電池技術(shù)不能直接使用生物質(zhì)作為一種燃料。
近日,美國佐治亞理工學(xué)院的科學(xué)家研制出一種新型低溫燃料電池,在催化劑幫助下通過激活太陽能或熱能,可以將生物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為電能。
圖片:太陽能誘導(dǎo)的直接使用生物質(zhì)發(fā)電的混合燃料電池。這種燃料電池依賴于POM催化劑(小瓶中所示),當(dāng)與光發(fā)生反應(yīng),它改變了顏色。
這種混合動力燃料電池可以使用各種生物質(zhì)原料,包括淀粉,纖維素,木質(zhì)素,甚至柳枝稷,粉狀木材,微藻和家禽加工廢棄物。該設(shè)備可在發(fā)展中國家為小規(guī)模單位提供電力,并在生物質(zhì)數(shù)量豐富的地區(qū)為大型設(shè)施提供電力。
研究人員介紹,他們開發(fā)的這種新方法可以在室溫下處理生物質(zhì),并且生物質(zhì)的類型不受限制。這是一種非常通用的方法,可以利用各種生物質(zhì)和有機(jī)廢棄物發(fā)電,而且不需要對原料進(jìn)行純化。生產(chǎn)生物質(zhì)燃料電池的挑戰(zhàn)是,生物質(zhì)中的碳-碳鍵不能被常規(guī)的催化劑,包括貴金屬分解。為了解決這一問題,科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出了微生物燃料電池,其中的微生物或酶可以分解生物質(zhì)。但是該方法存在許多缺點(diǎn),從這種電池中輸出的功率是有限的,微生物或酶只能選擇性地分解特定類型生物質(zhì),而且生物系統(tǒng)在很多因素下會失效。佐治亞理工學(xué)院的科學(xué)家通過改變其化學(xué)反應(yīng),允許外部能源激活燃料電池的氧化-還原反應(yīng)來解決了這些問題。
在這個新系統(tǒng)中,生物質(zhì)被碾碎,并與多金屬氧酸鹽(POM)催化劑溶液混合在一起,然后暴露在太陽光下或進(jìn)行加熱。作為一種光化學(xué)和熱化學(xué)催化劑,POM既可用作氧化劑又可作為電荷載體。POM在光和熱輻射下氧化生物質(zhì),并將電荷從生物質(zhì)運(yùn)送到燃料電池的陽極。這些電子隨后被輸送到陰極,并最終通過外部電路被氧化產(chǎn)生電。
研究人員解釋,如果在室溫下混合生物質(zhì)和催化劑,它們是沒有反應(yīng)的。但是將它們暴露在光或熱下,反應(yīng)開始了。POM引入了一個中間步驟,因?yàn)樯镔|(zhì)不能直接接觸到氧。該系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn),它結(jié)合光化學(xué)和太陽能熱降解生物質(zhì)在一個單一的化學(xué)過程,并引導(dǎo)了高太陽能轉(zhuǎn)化和有效生物質(zhì)降解。這個過程中沒有使貴金屬作為陽極催化劑,因?yàn)槿剂系难趸磻?yīng)是由POM溶液催化的。最后,由于POM是化學(xué)穩(wěn)定的,混合燃料電池可以使用未純化的聚合生物質(zhì)而不用擔(dān)心貴金屬陽極中毒。該系統(tǒng)可以使用水溶性生物質(zhì),或有機(jī)材料懸浮在液體中。在實(shí)驗(yàn)中,燃料電池運(yùn)行了長達(dá)20小時,這表明POM催化劑不需要進(jìn)一步處理就可以重復(fù)利用。
在論文中,研究人員報(bào)告其最大功率密度為每平方厘米0.72毫瓦,這比基于纖維素的微生物燃料電池高近100倍。科學(xué)家們認(rèn)為當(dāng)這一過程優(yōu)化后,其輸出量還可以提高五到十倍。
-
美生物燃料行業(yè)前景黯淡2024-08-16
-
中國能建承建龍泉生物質(zhì)發(fā)電工程投入商業(yè)運(yùn)行2024-08-16
-
浙江首次進(jìn)口植物源性生物質(zhì)燃料2024-08-16
-
生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)發(fā)展 面臨三個“但是”2024-08-16
-
國家生物柴油產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在京成立2024-08-16
-
生物質(zhì)成型燃料緣何遭棄2024-08-16
-
2024年全球生物質(zhì)能裝機(jī)或超122吉瓦2024-08-16
-
京津冀融資300億元用于節(jié)能減排2024-08-16
-
生物充電器 插到花盆土壤里 給手機(jī)續(xù)航2024-08-16
-
生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模趨大 彌補(bǔ)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)不足2024-08-16
-
林伯強(qiáng):節(jié)能減排或成能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最快實(shí)現(xiàn)內(nèi)容2024-08-16
-
生物質(zhì)顆粒推動我國綠色能源向前發(fā)展2024-08-16
-
農(nóng)業(yè)部1億美元投資推動美國生物質(zhì)能發(fā)展2024-08-16
-
林伯強(qiáng):節(jié)能減排或成能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最快實(shí)現(xiàn)內(nèi)容2024-08-16
-
財(cái)政部:節(jié)能減排補(bǔ)助資金專款專用 不得挪用2024-08-16