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王洪敏团队如何将普通砖变成超级蓄电池

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通常,短语“电源砖”亲切地指代笔记本电脑之类的交流适配器。但是,如果该术语是完全字面意义的,涉及实际的砖块呢?

由华盛顿大学的王洪敏带领的一个团队着手制作真正的电源砖。更具体地说,他们想看看是否可以使用气相涂覆技术将普通的红砖变成超级电容器的一部分。这实际上是不是很怪异,因为它的声音,因为砖红色是铁矿物,和铁是一些化学电池共同组成。砖块通常也是多孔的,这意味着存在大量表面积,薄涂层可能与铁相互作用。

该过程(他们以前开发的方法)涉及将封闭的砖块与盐酸和有机化合物一起加热,该有机化合物会缩短为“EDOT”。两种液体物质蒸发并凝结在砖的旋绕表面上。酸溶解了一些铁矿物质,释放出铁原子,这些铁原子帮助有机分子连接起来形成覆盖表面的聚合物链(逐渐演变为“PEDOT”)。聚合物制成微观的,缠结的纤维,这些纤维在砖的每个面上形成连续的导电层,否则会保留下来。(不过,这确实会使砖变黑。)

扫描电子显微镜图像显示了三种不同孔隙度的不同砖块表面的纤维状PEDOT层。Wang等人/NatureCommunications

该团队通过两种配置对性能进行了测试,其中一种配置是将坚固的凝胶电解质夹在像砂浆这样的砖之间。用环氧树脂涂覆整个物体可以使其防水(例如“在水下工作”防水),还可以防止电解质变干。尽管可以进行测试,但它们可以串联连接三个单位的小方糖大小的砖,显然可以采用许多串联和并联的砖组合。在15秒内充满电后,此配置为LED供电约11分钟,然后电压从最初的2.7伏降至LED所需的2.5伏以下。

三个较大的砖形超级电容器串联,可点亮一个LED。右侧的拼合砖显示了PEDOT涂层的颜色变化。

即使使用全尺寸的砖,总的能量存储也……不足。他们估计,这些砖的墙壁每平方米的墙壁面积可以容纳约1.6瓦时。这意味着三米乘六米(10英尺乘20英尺)的墙壁可以容纳约20瓦时的电量。结果,研究人员对这个想法的宣传远没有“把房子变成电池!”那么引人注目。

他们写道:“我们的超级电容器技术为“低价”建筑材料增添了价值,并展示了一种可扩展的工艺,该工艺可提供能量存储,从而为利用烧砖的建筑应用中的嵌入式微型设备供电。”这些动力墙可能不会挑战特斯拉的Powerwall的任何时间。但这是一个创新的概念-超级电容器砖肯定不会只是墙外的另一块砖。

资料来源自然通讯,年。DOI:10./s---1

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