稻壳也能做电池?

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从左上开始,按照顺时针顺序,依次是:水稻、稻壳、从稻壳中提取的白色二氧化硅、黄色粉状的硅、电子显微镜下的多孔结构硅、一个用硅作为锂电池阳极然后应用在混合型动力车的的例子。图片来源:Dae Soo Jung

一项研究表明,稻壳里的二氧化硅可以被转化成硅,从而可以作为高容量锂电池的阳极。这种高容量的锂电池对与现今的便携式电子设备和混合动力电动汽车的发展具有很大的意义。

大米作为一种全球广泛种植的农作物,年产量约可达到4.22亿吨。伴随着年产量极高的大米种植,每年也产生了大量的被浪费的稻壳。韩国环境能源水可持续发展研究生学院和韩国先进科学技术研究所的教授蔡张旭(Choi Jang Wook)和他的同事发现,通过还原从稻壳中提取的二氧化硅,可以得到具有纳米三维多孔结构的硅。文章发表在7月8日出版的《美国科学院院刊》(PNAS)上。文章中详细介绍了该如何从稻壳中得到硅以及这种硅所具有的纳米三维多孔结构的独特性。

稻壳有一层独特的二氧化硅层,在稻壳占的比重大约是19.5%。为了保护内部的米粒、防止瓢虫和细菌的侵入,同时能够使空气和水通过,这层二氧化硅具有纳米多孔性。因此从稻壳中被还原的硅,天然就具有纳米多孔材料的三维结构。

作者使用酸和高温处理的方法,从稻壳中提取二氧化硅,然后从中分离出硅元素。该过程会保留二氧化硅层原有的三维多孔纳米结构,而这种三维多孔纳米结构是良好的导电性的保证。因此,从稻壳中得到的硅非常适用于制作大容量锂电池。

作者认为,回收的稻壳作为一种巨大的,并且很大程度上尚未开发的资源,可以很好的满足锂电池中日益渐增硅的需求,从而支持便携式电子设备和混合型动力车的发展。

蔡张旭在接受果壳网采访时表示,随着硅在锂电池阳极的应用变得成熟,这项技术会逐渐显现出它的商业意义。因为,到了那个时候,这种性能优良、价格低廉的硅在市场上占有很大的优势。采用这种硅作为锂电池阳极的电池生产商会直接受益于此。同时,农业相关部门和管理收获的浪费的部门也能从中受益。

 

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信息来源:EurekAlert!
文章图片:Shutterstock  友情提供

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