美科学家用砖头做电池
发布时间：2020-08-12 发布者：亚时财经
总所周知，砖头是建筑材料，和电池完全沾不上边。但就是有这么一群科学家脑洞大开，将两个完全不相干的概念联系起来，造出了“砖头电池”。照这样发展下去，未来大概能做到“万物皆可为电池”吧。
（图源：网络）
据悉，烧结砖，以粘土、页岩、煤矸石等为原料，经成型和高温焙烧而成，是一种世界通用的墙体材料，主要成分包括氧化硅、氧化铝和赤铁矿、其中赤铁矿除了做颜料外，如今还成为了一些催化剂、磁铁和合金的廉价天然无机前体。一些诸如钾离子电池、锂离子电池、锌空气电池等储能材料的成分也从赤铁矿提取。
而美国圣路易斯华盛顿大学的研究团队突发奇想，在分析砖头时发现，自带8%的氧化铁，多孔结构，耐热稳定。这一切正是制作坚固电极的现成基底。
该团队8月11日发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上的论文称，砖头变电池的关键在于添加一层名为PEDOT的导电聚合物。研究人员利用氧化铁多孔结构诱发聚合反应，在160摄氏度条件下添加盐酸蒸气，给整块砖头附上了一层PEDOT纳米纤维“外衣”。
简单来说，他们在砖头上涂上一种由特定分子组成的气体。由于砖头是多孔的，那种气体就可以进入砖头的每一个角落和缝隙。当该分子与砖头中的赤铁矿相互作用时，就会引发聚合反应，产生一种被称为PEDOT的聚合物，这种聚合物可以储存和传导电能。
接下来，利用太阳能电池，化学家们给一半的砖头带正电，一半的砖头带负电，然后用铜带把它们连接起来。这实质上就是把砖块变成了电池，随时可以储存能量。当开关被打开时，这些砖头就可以为设备供电。
最终制成的砖块超级电容器局部电容达到每平方厘米1.60法拉（F），能量密度达到每平方厘米222微瓦时（μWh）。在概念验证实验中，研究团队在4.5V电压下将一个砖头电池充电15秒，随后以2.685V电压放电，将一个白色LED灯点亮了11分钟。他们还发现，这些砖块电池可以在13分钟内完成充电，寿命可达10000次左右。
不过，目前的改造计划也有一些困难尚未解决。首先，这些砖头能储存的能量有限。圣路易斯华盛顿大学化学助理教授Julio D'Arcy说，50块砖头储存的电力目前能为3瓦的应急照明提供50分钟的照明，这光亮程度也将一盏LED灯。
该教授称，虽然可以靠增加砖块的数量来增加可以储存的能量，但他们都知道这不是一个很好的策略，因为给越来越多的砖块涂抹气体会非常昂贵。
据了解，该团队目前正设法将砖块可以储存的能量增加一个数量级，这样它们将与锂电池的储存能力相当。最终，化学家们希望这些砖块可以集成到太阳能供电的家庭中，让它们储存能量，由此可以在风暴或其他突发事件中应急使用。
责任编辑：Carrick
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