北京皮肤科最好的医院 http://pf.39.net/bdfyy/bdfjc/160306/4781492.html世上最让人尴尬的事莫过于作业没做完,水群最新消息还没发出去,手机就没电了;出门在外,原想开着实下最流行的电动汽车兜风,没想到汽车却没电了······
这时候,真的是无比想要一款超长待机的电池啊!
但是!
浙大人突然出现并拿出了新发明!!
在浙大夏新辉团队的实验室里,用住进米曲霉菌孢子碳里的硫元素制备的高能硫锂电池,续航能力比市场上最好的电池高出3倍!!!你还怕出门背上数不清的充电宝么?
夏新辉(左)和钟宇在实验室
煮熟的大米放久了会产生米曲霉菌,人们很早就学会用它来酿酒。浙江大学专家日前找到了米曲霉菌的一项新功能——制备拥有长续航能力的电池!生物材料“跨界”进入能源领域,这一极富创造性的成果近日在国际著名期刊《先进材料》(AdvancdMatrials)发表。
霉菌有许多危害,但人们又总能发现其意想不到的用途。大名鼎鼎的青霉素就是在一次偶然中被发现的。
研发新一代锂离子动力电池纳入了多个国家重点研发计划,一个关键的措施是找到新型的电池正极材料。“现在人们普遍看好硫元素,它容量密度高、能量足,能让电池更高效地储存能量,提高续航能力。”夏新辉说,但单质硫存在一个致命弊端,就是硫本身绝缘,且反应的中间产物会溶于电池的电解液中,损失很快,意味着续航能力不行。所以锂硫电池的强大属性目前仅停留在理论层面,一直未能商用。
霉菌孢子碳进入夏新辉的视野,正是因为其生物结构能为硫元素提供一处好“房子”,进而克服这些弊端。“在导电性能好的‘房子’里把硫安顿好后,才能让这一元素真正发挥储能作用。”夏新辉说。
科研人员发现,霉菌孢子及其碳化改性后的孢子碳材料具有非常特殊的多孔微纳结构,在小小的体积里有很高的表面积,这样既能储存更多的硫,对反应中间物也有很好的吸附效果。霉菌孢子中的各种蛋白质在高温碳化后留下了氮、磷等元素,它们掺杂在碳材料中,进一步增强导电性,并能从多个维度改善电池性能。
一次意外的邂逅
那么夏新辉和钟宇团队是如何想到用霉菌来开展实验的呢?
秋天,除了菊*蟹肥,也是橙子、桔子大量上市的季节。有天,夏新辉买了一箱橙子,但是吃到后来,下层的几个发霉了。一般家庭都会扔掉,但是他却想知道霉菌到底是什么样的物质在起作用。
他和博士生钟宇在扫描电子显微镜下仔细查看了这些霉菌孢子的结构,突然意识到这也许能用来破解新一代电池研发中遇到的难题。
“用到电池研究,纯粹是一次‘无心插柳’的实验。”夏新辉介绍,出于好奇他拿来两个烂橙子和钟宇一起研究。此后便一发不可收拾。
为了找到表现最优异的霉菌种类,夏新辉课题组做了许多尝试。浙大玉泉校区北门外有一个水果摊,店主把各种烂水果送给课题组作为实验材料。
“我们最终发现,米曲霉菌和木霉菌结构功能好,又适合大规模培养。”钟宇说,于是他们又向食堂收集煮熟的废弃大米。
相关数据显示,我国每年因霉变造成的食材和货物损失高达万吨,其中保存期限较短的食物和果蔬的损失更是数不胜数。夏新辉说,若能将上述废弃粮食果蔬重新发酵利用,用于制备霉菌孢子碳材料,可产生良好的经济效应。
“目前锂硫电池仍在实验室阶段,研究的主要方向落在如何更加高效地利用导电性较差的单质硫和吸附易溶解的多硫化物中间产物上。”钟宇说。夏新辉告诉记者,科研就是求是创新和探索试错,同时需要脑洞大开的思维和不走寻常路的心态。边做边想,永无止境,纵使充满坎坷,仍需不断革新求变。科研如逆水行舟,不进则退,积跬步才以至千里。
此项研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、钱江人才计划、浙大百人计划等项目资助。
校友调侃:
如果发了文章,北门水果店会署名合作单位吗?
玉泉二食堂第一个表示不服,因为第一作者也吃他家大米了~
本文综合自丨浙江大学头条号、浙大研究生