榴莲,因为独特浓郁的气味,如同奶油冻一般浓甜细腻的果肉,被称为水果之王。喜欢它的老饕,恨不得日啖三百,而对其气味排斥者,则深恶痛绝,见到它就如入鲍鱼之肆,掩鼻疾走。悉尼大学化学与生物工程学院的一群专家却发现,在这种口碑两极分裂的热带水果身上,可能诞生一项未来新能源黑科技。
从水果之王变身储能之王
具体来说,榴莲很可能成为未来电动汽车与其他消费电子产品快速充电设备的重要原材料。当然,这并不意味着简单用沉重而多刺的榴莲果壳造个手机壳,或者直接切两片榴莲果肉塞到电池或者充电宝里就OK了。
在一篇刊登于《能源贮藏》的论文中,悉尼大学化学与生物工程学院的文森特·G·戈麦斯副教授提出了一个大胆的发现,从榴莲和菠萝蜜剩余残留物中,可以提取出制造超级电容材料的有效成分。
什么是超级电容?
我们都知道,普通的电池,是靠内置活性物质的化学反应来储存电能的。与普通电池不同,超级电容是利用双电层原理制成的电容器,靠固体和固体,或液体和固体界面处的电荷分离来进行能量储存,也就是通过收集静电来储存能量。电容储存的是电能。电池储存的是由电能转化后的化学能。前者是物理变化,后者是化学变化。
大家可能都做过这样的趣味小实验,用一只充满气的橡胶气球摩擦自己的头发,又或者把衣服拿出烘干机时,两件衣服粘在一起,这些行为都会产生静电,而超级电容器可以吸收和储存这些静电。
在超级电容内部,作为正负极的是金属面板,中间是多孔渗透材料,以便尽可能多储存电能。戈麦斯打了个生动的比方,如果把电能比喻为水,那么超级电容就好比一块海绵,尽可能地将电能“吸纳”在其中。
传统超级电容所用的多孔渗透材料,是昂贵的人工碳纳米管和石墨烯,这些多孔渗透材料在显微镜下,如同一座座立体迷宫,遍布了许多孔道。在这里“居住”的“房客”并不是电荷,而是氮原子。氮原子越多,就越能增加电化学储能活性,同时又能保持高导电率。如果把超级电容比喻成一座工厂,氮原子是工人,那么这些孔道就是工人的宿舍,宿舍越多,能够容纳的工人越多,整座工厂的生产效率就会越高。