材料學(xué)的發(fā)展從來與環(huán)境保護密不可分。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能電池研究組組長TomAernouts評論道：“這一科研成果的取得在很大程度上要感謝三個世界領(lǐng)先的機構(gòu)彼此之間的默契合作，優(yōu)勢互補。”比利時微電子研究中心在半透明鈣鈦礦太陽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能電池的領(lǐng)先院所，并保持著銅銦鎵硒化合物薄膜太陽能電池22.6%的轉(zhuǎn)換效率紀錄，這一紀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)生的生物有機物制備碳材料，并用此研制儲能電池。

這一發(fā)明使得啤酒廠和電池廠實現(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，原因在于它們在精煉過程中質(zhì)量受損，改變了化學(xué)成分，這也導(dǎo)致它們的價格居高不下，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：他們在科羅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，它們營養(yǎng)豐富，適合真菌生長?！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，同時對廢水進行了清潔。這一研究成果發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會的期刊AppliedMaterials&Interfaces上。

如果這項技術(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，同時電池廠也可以獲得一種先進電池材料的廉價培育介質(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。”

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