國際視點(diǎn)：科學(xué)家找到新的直接碳燃料電池原料

僅在英國，每年就有超過10萬噸的中密度纖維板（MDF）被家具工業(yè)所丟棄，不過，這些被遺棄的纖維板現(xiàn)在有了新用場。據(jù)《新科學(xué)家》雜志近期報(bào)道，廢棄纖維板在不燃燒的情況下就可轉(zhuǎn)化為電能。這種微型能源生成技術(shù)可幫助工廠減少從外部資源獲取電能的消耗，也能使在生成過程中產(chǎn)生的排放物更易儲(chǔ)存。
　　
    隨著建材貿(mào)易在過去30年的飛速發(fā)展，數(shù)以萬計(jì)的中密度纖維板涌入了市場。這種纖維板價(jià)格低廉、靈活性好，也不會(huì)像木材一樣斷裂，因而成為了家具制造行業(yè)大受歡迎的材料之一。
　　
    英國圣安德魯斯大學(xué)的約翰·歐文及其團(tuán)隊(duì)表示，中密度纖維板可以在最小限度改裝下為直接碳燃料電池（DCFC）提供電能。直接碳燃料電池是一種高效、清潔的燃料電池技術(shù)，其原理是碳和氧氣勿需氣化和重整可直接通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，效率可達(dá)80%，燃料利用率約達(dá)100%。
　　
    由于直接碳燃料電池不會(huì)浪費(fèi)余熱，其效率可達(dá)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)能的2倍，目前已開發(fā)出以熔融碳酸鹽、熔融氫氧化物和固體氧化物等作為電解質(zhì)的多種直接碳燃料電池。雖然使用直接碳燃料電池也會(huì)釋放二氧化碳，但氣體卻是以一種潔凈的方式釋放，不會(huì)像燃燒含碳燃料所產(chǎn)生的排放物一樣混合氮和其他廢棄物，這就大大降低了碳捕獲的難度，也避免了廢氣對大氣的污染，對污染物控制和節(jié)能減排具有重要意義。
　　
    歐文及其研究團(tuán)隊(duì)首先在500℃的高溫氮?dú)猸h(huán)境下對中密度纖維板碎條進(jìn)行了處理，以去除水蒸氣和其他揮發(fā)性氣體。歐文表示，這一耗費(fèi)低廉的過程可使中密度纖維板更加緊實(shí)、輕便、易于被送至所需的地方。隨后，研究人員把處理過的纖維板烘干制成粉末，與鋰和碳酸鉀混合，作為燃料電池的電解質(zhì)。在溫度處于500℃至800℃之間時(shí)，這些混合物將促使中密度纖維板內(nèi)的碳和注入電池內(nèi)的氧氣相結(jié)合，產(chǎn)生二氧化碳并使電子電離化，生成所需的電流。
　　
   制成的電池可在電流密度為每平方厘米200毫安的情況下提供每平方厘米100毫瓦的電能，這意味著一枚邊長為10厘米的正方形電池可在電流為20安培的情況下產(chǎn)生2伏特的電壓。這與其他類型的直接碳燃料電池相似，可應(yīng)用于大規(guī)模的發(fā)電廠中。
　　
    荷蘭代夫特技術(shù)大學(xué)的卡斯·赫莫斯雖對此項(xiàng)研究表示贊同，在未來，直接碳燃料電池的主要作用可能只是在天然氣化學(xué)分解產(chǎn)生氫氣，并為其他類型的燃料電池提供能源后消耗所剩余的碳。但利用中密度纖維板等廢棄物進(jìn)行小規(guī)模的能源生成還是可以在市場上找到發(fā)展空間的。
　　
    同時(shí)，卡斯·赫莫斯也希望看到更多關(guān)于中密度纖維板的數(shù)據(jù)。他認(rèn)為，研究小組只是表明纖維板的數(shù)量極為充足，研究人員仍需進(jìn)一步量化真實(shí)的數(shù)據(jù)以對此項(xiàng)研究的實(shí)現(xiàn)提供支持。
　　
    中國哈爾濱工程大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院的曹殿學(xué)教授認(rèn)為，尋找為直接碳燃料電池提供動(dòng)力的新原料是這一燃料電池技術(shù)成功的重要方面，他對歐文團(tuán)隊(duì)對于非傳統(tǒng)能源來源的創(chuàng)新也表示了贊許之意。