年度归档：2010

来自澳大利亚墨尔本皇家理工大学的研究人员首次展示了一种可充电的“质子电池”，它可以重新连接我们为家庭，车辆和设备供电的方式。

该充电电池是环保，而且有潜力，有进一步发展，以存储更多的能量比目前可用的锂离子电池。

质子电池的潜在应用包括太阳能光伏板的家用电存储，正如特斯拉’Power Wall’目前使用锂离子电池所做的那样。

通过一些修改和扩大规模，质子电池技术也可用于电网的中等规模存储 – 如南澳大利亚的巨型锂电池 – 以及电动汽车的动力。

工作原型质子电池使用碳电极作为氢存储器，与可逆燃料电池相结合以产生电力。

首席研究员约翰安德鲁斯教授说，这是碳电极加上来自水的质子，为质子电池提供了环境，能源和潜在的经济优势。

“我们的最新进展是迈向廉价，可持续质子电池的关键一步，它可以帮助满足我们未来的能源需求，而不会进一步损害我们已经脆弱的环境，”安德鲁斯说。

“随着世界向固有变量的可再生能源发展，以减少温室气体排放和应对气候变化，对电能储存的需求将会非常庞大。

“质子电池是满足这种巨大能量储存需求的众多潜在因素之一。用质子为电池供电有可能比使用由恐慌资源制造的锂离子更经济。

“碳是我们的质子电池中使用的主要资源，与金属储氢合金和可充电锂离子电池所需的锂相比，其价格丰富且便宜。”

在充电期间，电极中的碳与借助于来自电源的电子分裂水而产生的质子结合。质子再次释放并通过可逆燃料电池返回以与空气中的氧气形成水以产生电力。与化石燃料不同，碳不会燃烧或在此过程中引起排放。

研究人员的实验表明，他们的小型质子电池，内部表面积仅为5.5平方厘米，已经能够存储与市售锂离子电池一样多的单位质量能量。这是在电池优化之前。

“未来的工作现在将集中在通过使用原子级薄层碳基材料（如石墨烯）进一步提高性能和能量密度，质子电池的目标是真正具有竞争力的锂离子电池，”安德鲁斯说。 。

RMIT对质子电池的研究部分由澳大利亚国防科技集团和美国海军研究全球办公室资助。

质子电池如何工作

工作原型质子电池结合了氢燃料电池和基于电池的电力的最佳方面。

最新版本将用于固态氢存储的碳电极与可逆燃料电池相结合，以提供集成的可充电单元。

在质子电池中成功使用由活性炭制成的电极是向前迈出的重要一步，并在国际氢能源杂志上报道。

在充电期间，通过可逆燃料电池中的水分解产生的质子通过细胞膜传导，并借助于由施加的电压供应的电子直接与存储材料结合，而不形成氢气。

在供电模式下，这个过程是相反的; 氢原子从储存中释放出来并再次失去电子成为质子。然后这些质子通过细胞膜返回，在那里它们与来自外部电路的氧和电子结合，重新形成水。

质子电池的主要潜在优势是比传统氢气系统高得多的能量效率，使其可与锂离子电池相媲美。消除了与氢气释放和分裂成质子相关的损失。

几年前，RMIT团队表明，带有金属合金电极的质子电池可用于储存氢气，但其可逆性和可再充电性太低。所用的合金也含有稀土元素，因此重且昂贵。

最新的实验结果表明，由酚醛树脂制成的多孔活性炭电极能够在电极中储存约1wt％的氢。这是一种已经与市售锂离子电池相当的单位质量能量，即使质子电池还远未得到优化。最大电池电压为1.2伏。

人类可以在最基本的避难所中穿行，可以从最简陋的成分中一起吃一顿饭。但没有干净的水，我们就无法生存。在缺水的地方 – 例如世界的沙漠 – 向人们供水需要工程和灌溉的壮举，这可能既麻烦又昂贵。

“我们想：’我们如何从周围的空气中收集水’”俄亥俄州立大学的机械工程教授Bharat Bhushan和俄亥俄州立大学机械工程教授Howard D. Winbigler说道。“所以，我们看着自然界已经做过的事情：仙人掌，甲虫，沙漠草。”

Bhushan的工作重点是寻找自然启发的社会问题解决方案。在这种情况下，他的研究小组向沙漠寻找生命，尽管获得水的机会有限。

仙人掌，甲虫和沙漠草都收集从夜间雾中凝结的水，从空气中收集水滴并将其过滤到根或水库，提供足够的水合作用以生存。

水滴在甲虫背上的无蜡，防水凸起上聚集，然后在凸起之间的平坦表面上朝向甲虫的嘴滑动。沙漠草在它们的尖端收集水，然后通过每个叶片中的通道将水引导到它们的根系。仙人掌在其带倒钩的尖端上收集水，然后将水滴向下引导到植物的基部。

Bhushan的团队研究了这些生物中的每一个，并意识到他们可以构建一个类似的 – 虽然更大的系统，允许人类从夜间雾或凝结中取水。

他们开始研究不同表面可能收集水的方式，以及哪些表面可能是最有效的。使用3D打印机，他们用凸起和倒钩构建表面，然后使用商用加湿器创建封闭的雾状环境，以查看哪个系统聚集了最多的水。

他们了解到锥形形状比圆柱形形状聚集更多的水 – “考虑到我们对仙人掌的了解，这是有意义的，”Bhushan说。他说，之所以发生这种情况，是因为称为拉普拉斯压力梯度的物理现象。水聚集在锥体的顶端，然后从锥体的斜坡向下流到底部，水库在那里等待。

凹槽表面比无凹槽表面更快地移动水 – “回想起来，这看起来很明显，因为我们对草的了解，”Bhushan说。在研究小组的实验中，沟槽表面聚集的水量是未开槽表面的两倍。

锥体的材料也是由重要的材料制成的。亲水性表面 – 那些允许水成珠而不是吸收水分的表面 – 聚集了大部分水。

“甲虫的表面材料是异质的，亲水斑点被疏水区域包围，这使得水更容易流入甲虫的嘴巴，”Bhushan解释说。

研究小组还对包含多个锥体的结构进行了实验，并了解到当水滴在相距1或2毫米的锥体之间聚结时会积聚更多的水。Bhushan说，团队正在继续这些实验。

到目前为止，这项工作仅在实验室层面进行，但Bhushan设想工作规模扩大，沙漠中的结构可以从雾或凝结水中收集水分。他认为，这些水可以在公共系统或水井中补充水，无论是逐个房屋还是在整个社区范围内。

这个想法有先例：在世界各地，包括智利的阿塔卡马沙漠，大型网络从雾中捕获水并将其收集在水库中供农民和其他人使用。Bhushan认为，这些网可能不是从空中利用水的最有效方式。

“供水是一个至关重要的问题，特别是对世界上最干旱地区的人们来说，”Bhushan说。“通过使用生物启发技术，我们可以尽可能有效地帮助解决向全球人民提供洁净水的挑战。”

经过几年的努力，德国汽车制造商的学徒已经成功地将最后一辆BMW 1600 GT敞篷车恢复到原来的状态。这款品牌令人惊叹的运动型轿跑车采用银色搭配红色发动机罩，受意大利车身设计师pietro frua的委托。1967年只制造了两辆，其中第一辆在试驾后发生事故后报废。

所有图片均由宝马集团提供

四座BMW 1600 GT敞篷车就是在德国dingolfing的生产大楼离开了当时BMW AG的主要股东herbet quandt。它留在了他的家庭多年，然后转嫁给其他私人业主，然后回到宝马作为收购。他们的计划将模型恢复为学徒培训的一部分，他们渴望成为车身和车辆制造机械师。七年后，宝马1600 GT敞篷车现在看起来就像51年前一样。

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曾几何时，塑料只是意味着“柔韧，容易塑造”。一种一次性材料，开启了“一次性生活”的新曙光。今天生产的塑料每年约有4.48亿吨的大约40％是一次性的，大部分用作购买后几分钟内丢弃的包装。现在它是一种叫做聚合物的大量材料，它们构成了现在窒息海洋的塑料废物的很大一部分。一旦被扔掉，塑料就会发现自己正在进行一次全球性的探险活动，将毒素分散，等待被海洋生物吃掉，甚至可以将它放在盘子上，然后最终进入你的肚子。

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潮流正在塑造，你可能想知道如何最好地驾驭不断变化的海洋对非传统的想法持开放态度。有创新的塑料制造，再利用和回收方式，这些方式将改变我们与这种非凡材料的关系。生物塑料是每个人口中的词：由植物作物而不是化石燃料制成，科学家正在开发可用于目前由合成塑料制成的大量一次性产品的材料。在2018年，乐高用甘蔗制成的塑料制作了植被图案，锐步推出了以生物塑料鞋底为特色的玉米+棉质运动鞋，设计师为运动员能量凝胶制作了一种可食用的生物塑料。

随着大品牌和广大国家期待逐步淘汰塑料，这种变化正在酝酿中……但这还不够吗据最近报道，世界上塑料的90.5％从未被回收。以及改变对废物处理的态度，我们需要修改塑料的使用。肯尼亚最近加入了越来越多的国家，这些国家禁止使用塑料袋，对违规者征收高额罚款和监禁。法国承诺到2020年禁止使用塑料板和杯子。在英国，美国和加拿大，化妆品中塑料微珠的禁令已经生效。与此同时，可口可乐，pepsico，amcor和联合利华已承诺到2025年将100％的可重复使用，可回收或可堆肥的包装转换为100％。

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人们对海洋中塑料含量不断上升的担忧不会随处可见。意识的增强和海洋塑料设计的增加。据监护人报告，包括gucci，stella mccartney和adidas在内的品牌越来越多地与海洋等组织合作- 这提升了人们对海洋塑料破坏性影响的认识。设计师们甚至开始想象一个城市整个城市基础设施都是由这个日益严重的问题所定义的世界……所有这些都标志着塑料生产和污染下一章的强大转折点！