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紐約廢水處理廠采用電池系統替代柴油備用電源

2026-03-01 16:18  來源:維度網  瀏覽:  

德國烏爾姆大學和耶拿大學的研究團隊最近成功開發了一款創新的共聚物電池,這種電池能夠將太陽能儲存數日,并在需要時以綠色氫氣的形式釋放能量。根據相關新聞稿,這款共聚物電池的充放電過程可以通過調節pH值來控制,實現高效的能量轉換與存儲。

在全球努力減少化石燃料依賴的背景下,太陽能和風能等可再生能源正得到廣泛應用。然而,對于某些高能量密度需求的領域,氫氣作為一種替代能源展現出較大潛力。它燃燒后僅產生水,為能源密集型應用提供了無碳解決方案。但傳統氫氣生產方式往往伴隨碳排放,而綠色氫氣則通過太陽能或風能生產,更具環保優勢。

為了改進綠色氫氣的生產與存儲,耶拿大學的烏爾里希·舒伯特和烏爾姆大學的斯文·勞帶領團隊轉向共聚物分子。共聚物是由多種有機單元構成的大分子,具有穩定結構并可集成特定功能。在這款共聚物電池中,研究人員采用了水溶性共聚物,其增強的氧化還原活性是關鍵功能單元。

當暴露在陽光下時,該共聚物電池的充電效率可達80%,并能保持充電狀態多天。放電時,通過添加酸和析氫催化劑,儲存的電子與質子結合釋放氫氣,此過程效率高達72%。這種基于共聚物的系統具有可逆的氧化還原反應,放電后可重新充電,支持多次循環使用。

pH值在該共聚物電池中扮演雙重角色:既是充放電的開關,也是充電狀態的視覺指示器。放電時,酸的存在使系統顏色從紫色變為黃色;充電時,顏色恢復為紫色,表明電池已就緒,可釋放氫氣供多種用途,如驅動電動汽車或生產清潔電力。

“該項目還具有科學意義,因為它結合了化學領域中通常很少有接觸點的不同概念:即大分子聚合物化學和光催化,”勞在新聞稿中補充道。

“這些結果為成本效益高、可擴展的太陽能存儲技術開辟了新前景——并為實現可持續的、基于化學的能源經濟提供了重要構建模塊,”舒伯特總結道。相關研究成果已發表在《自然通訊》雜志上。

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