能源新趋势

温智童

简介在美国制造业倡议下，美国能源部宣布成立减少蕴藏能源使用和排放协会，简称REMADE。這个新组织由可持续发展的制造业创新联盟领导，将借贷7000万美元用于联盟资金，外加 7000万美元用于100多名私人合作者的成本担保以及使用再回收、再利用技术、再制造材料如金属，纤维，聚合物等以及电子废物的费用，该协会致力于到2027年将所有能源利用效率提升50%。

一、细胞生物电池

宾汉姆顿大学和纽约州立大学的研究人员在一张纸上研发出一款细菌供能的生物电池。这张色层分析纸的一半，由一条位于蜡薄层之下的亚硝酸银条带作为阴极；而另一半的阳极由导电多聚体组成的蓄水池构成。只要适当的折叠这张纸，并加入少许充满细菌的液滴，细菌微生物的细胞呼吸运动就能给电池供能。实验测试显示，不同的折叠和堆叠方法能起到调节电能的输出的作用。例如，六单位电池以三组并串联结合，能在125.53?A电流下产生31.51?W电能；而采用6x6正方形布局，则能在105.89?A电流下产生44.85?W的电能。

微生物能通过任何一种可以生物降解的资源收获电能，废水就行，这确实可以加以利用。因此给偏远地区护理点的一次性的诊断传感器提供能源，生物电池不失为一个好的选择。虽然点亮一个40瓦的灯泡可能会需要百万计的这种“纸电池”，不过细胞生物电池给救命用的葡萄糖监测仪或病原体检测诊断提供能源还是绰绰有余的。参见binghanton.edu.

二、不让能量在挥手间溜走

宾州州立国家学院工程师们设计了一款用来从风，洋流，人类运动等环境下，收获低频机械能的传感器。并可以用于下一代电子设备的供电。今时今日虽然将周围环境中的机械能转换成电能的设备已被广泛应用，不过大多利用了压电效应而且只能在10Hz以上奏效。然而这个灵活，有机的离子二极管新设备有着最优表现的压电发电机一样出色的峰值功率密度的同时，却只需要在0.1Hz的低频率下。目前为止，没有一款设备能在低频下比它做得更好。

新的离子二极管由两个被充满相反电荷的可自由移动的离子的纳米复合材料电极组成。并且由聚碳酸酯层将两者分开。电极由用于增加导电性和机械强度的碳纳米管的聚合物基体，以及浸润的离子流体组成。应用机械力，离子跨膜扩散产生连续不断的直流电，产生内在的对抗离子扩散的势能，直到达到平衡。这个灵活，轻量的聚合物设备将能够被纳入到智能手机中，类似于它可以收集触摸屏幕的能量来重新充满40%的电池电量。参见psu.edu.

（作者单位：中国医科大学）