材料學(xué)的發(fā)展從來與環(huán)境保護(hù)密不可分。最近，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一種將啤酒廠廢水用作電池材料制備原料的方法，不僅免去了廢水處理的麻煩和問題，還極大地降低了電池的成本，可謂一舉兩得。

微電子研究中心薄膜光伏太陽(yáng)能電池研究組組長(zhǎng)TomAernouts評(píng)論道：“這一科研成果的取得在很大程度上要感謝三個(gè)世界領(lǐng)先的機(jī)構(gòu)彼此之間的默契合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?！北壤麜r(shí)微電子研究中心在半透明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備上起到主導(dǎo)作用，氫能研究中心是研究銅銦鎵硒化合物太陽(yáng)能電池的領(lǐng)先院所，并保持著銅銦鎵硒化合物薄膜太陽(yáng)能電池22.6%的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄，這一紀(jì)錄保持裝置正是新電池的基本組成部分。由UlrichW.Paetzold博士領(lǐng)導(dǎo)的卡爾斯魯厄理工學(xué)校亥姆霍茲研究所主攻這些組件在光學(xué)方面的研究，他們研制了能夠大幅提高光捕捉的新型納米光學(xué)材料。

日前，科羅拉多大學(xué)的工程師發(fā)明了一種生物合成方法，這種方法可以利用啤酒廠廢水產(chǎn)生的生物有機(jī)物制備碳材料，并用此研制儲(chǔ)能電池。

這一發(fā)明使得啤酒廠和電池廠實(shí)現(xiàn)雙贏模式：啤酒商減少了一大筆廢水處理開銷，而電池廠得到一種更為劃算、可再生的天然電池材料?？屏_拉多大學(xué)土木、環(huán)境和建筑工程系的研究生兼這一發(fā)現(xiàn)的論文一作TylerHuggins說：“每生產(chǎn)一桶啤酒，啤酒廠就要用掉七桶水。這些廢水不能直接排入下水道，它們還需進(jìn)一步過濾?！?/p>

這一將生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)化為電池電極用碳材料的方法已經(jīng)在許多能源行業(yè)得到了應(yīng)用。但是，天然生物質(zhì)材料使用量極為有限，常常出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況，原因在于它們?cè)诰珶掃^程中質(zhì)量受損，改變了化學(xué)成分，這也導(dǎo)致它們的價(jià)格居高不下，性能難以優(yōu)化。

然而，科羅拉多大學(xué)的研究員們還是充分利用了生物系統(tǒng)的卓越效能：他們?cè)诳屏_拉多啤酒廠的多糖廢水中培養(yǎng)快速繁殖的真菌，以此來建立一種特殊的結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)。

Huggins說：“我們樂于處理這些廢水，它們營(yíng)養(yǎng)豐富，適合真菌生長(zhǎng)?！蓖ㄟ^利用廢水培育原料，科研人員能夠很方便地從頭觀察真菌的物理化學(xué)反應(yīng)過程。由此，他們制備了一種最高效的天然鋰電池電極材料，同時(shí)對(duì)廢水進(jìn)行了清潔。這一研究成果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的期刊AppliedMaterials&Interfaces上。

如果這項(xiàng)技術(shù)能夠大規(guī)模推廣的話，啤酒廠就可以省下一大筆處理廢水的開銷，同時(shí)電池廠也可以獲得一種先進(jìn)電池材料的廉價(jià)培育介質(zhì)。

科羅拉多大學(xué)土木、環(huán)境與建筑工程學(xué)院副教授兼新發(fā)明的合作者ZhiyongJasonRen說：“這一方法的新穎之處在于將自頂向下制備技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樽缘紫蛏?。我們利用生物技術(shù)，將這一材料從零設(shè)計(jì)。”

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