憑借從植物界獲得的靈感,澳洲研究人員設(shè)計(jì)出一種新型電極,能夠提高現(xiàn)有太陽能存儲能力3000%,也就是驚人的30倍!
近日,《科學(xué)報(bào)告》(Scientific Reports)刊發(fā)墨爾本皇家理工大學(xué)研究人員通過研究有機(jī)生命將能源攝取并儲存到狹小空間的方法,設(shè)計(jì)了新型電極的相關(guān)研究成果。該論文題為“Bioinspired fractal electrodes for solar energy storages”。
該技術(shù)采用石墨烯作為基底,使用非常靈活,可以直接附加到太陽能電池上。也就是說,通過進(jìn)一步改進(jìn),這也將可能應(yīng)用到手機(jī)和筆記本電腦上面,從而直接利用太陽的能量,不會枯竭。
一直以來,以太陽能作為能量源所面臨的一大問題就是持續(xù)有效的存儲能力。為了克服這一問題,曾有工程師設(shè)計(jì)了超級電容器,能夠極其快速地充電放電。不過,這種方法目前還無法應(yīng)用到太陽能電池上面。
現(xiàn)在,墨爾本皇家理工大學(xué)研究人員通過研究有機(jī)生命將能源攝取并儲存到狹小空間的方法,設(shè)計(jì)了新型電極。他們所借鑒的是北美地區(qū)常見植物:刺羽耳蕨(Western sword fern)。這種植物的葉片內(nèi)布滿了葉脈,使它們能夠非常有效地儲存能量,運(yùn)輸水分。
該項(xiàng)目研究人員Litty Thekkekara和Min Gu 教授以及刺羽耳蕨(Western sword fern)和受其啟發(fā)制作的電極原型。
該項(xiàng)目的納米工程師顧敏(音)介紹:“我們的電極借鑒了刺羽耳蕨葉子的碎型圖案,就像自我復(fù)制排布的一樣,類似雪花內(nèi)部的微型結(jié)構(gòu)。通過這種源于自然的高效設(shè)計(jì),我們能夠在納米尺度提高太陽能存儲能力。”如果將蕨類植物的葉片放大400倍,你就能清晰地看到他們的脈絡(luò),就像下圖。這種精致的構(gòu)造可謂天衣無縫,不得不讓人感嘆大自然的曼妙。
為了制造高傳導(dǎo)性電極,研究人員通過激光對石墨烯進(jìn)行處理。單原子厚度的碳納米材料能夠帶來驚人的導(dǎo)電性能。在石墨烯電極上利用碎型設(shè)計(jì),并將之與現(xiàn)在的超級電容器合并使用,項(xiàng)目組獲得了30倍于普通儲能設(shè)備的能力!目前,這項(xiàng)技術(shù)仍在初期試行階段。如果未來能夠得以推廣,那將為我們的生活帶來劇變。試想我們的生活不再需要擔(dān)憂充電問題,那就是何等地悠哉。
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