《Science》：瑞典科学家基于造纸废弃物开发出太阳能电池阴极材料

瑞典科学家利用造纸工业的废弃物制造出太阳能电池的阴极，其能采用一种更加智能更加廉价的方法存储太阳能，使得人们能持续从太阳能电池和风涡轮机获得廉价的电力。研究论文发表在《科学》杂志上。

 
传统电池使用金属氧化物导电，但这些金属材料非常稀缺；而用导电塑料制成的有机太阳能电池虽然成本较低、性能很高，足以进行商业化生产，极具竞争优势，然而，太阳能必须要将其产生的电从早存储到晚，风涡轮机产生的电力也必须存储起来等到无风的日子使用，因此，科学家们一直在用低廉且可再生的材料来制造电池的阴极。最新研究的主要作者、瑞典皇家科学院院士、瑞典林雪平大学生物分子和有机电子学教授欧勒·印嘉纳斯表示：“其实，自然界早就为我们提供了解决办法。”
 

印嘉纳斯从植物的光合作用过程中获得了灵感。在光合作用中，太阳的带电电子由电化学性能非常活跃的醌类运输，醌类是由包含六个碳原子的苯环组成的分子。在这一灵感的启发下，印嘉纳斯选择了制造纸浆过程中的副产品褐色液体作为制造电池阴极的原材料。这种褐色液体主要由木质素构成，木质素是位于植物细胞壁内的一种生物聚合物。
 

接着，印嘉纳斯和波兰同事泽戈兹·米勒扎瑞克使用叽咯（一种五倍杂环混合物）以及从褐色液体中提取出的木质素设计出了一个厚度仅为0.5微米（1微米=百万分之一米）的薄膜，让其作为电池的阴极，以便运输电池内的带电电荷。
 

科学家们表示，最新方法可对电池产生的电力进行持续地存储，而不需搭建大的电网。印嘉纳斯说：“这种利用廉价可回收的原材料制造的新能源存储方式还有待进一步研究。一棵树所含有的生物质中，20%到30%是木质素，这是一个源源不断的材料来源。”

Renewable Cathode Materials from Biopolymer/Conjugated Polymer Interpenetrating Networks
Grzegorz Milczarek, Olle Inganäs

Renewable and cheap materials in electrodes could meet the need for low-cost, intermittent electrical energy storage in arenewable energy system if sufficient charge density is obtained. Brown liquor, the waste product from paper processing, containslignin derivatives. Polymer cathodes can be prepared by electrochemical oxidation of pyrrole to polypyrrole in solutions oflignin derivatives. The quinone group in lignin is used for electron and proton storage and exchange during redox cycling,thus combining charge storage in lignin and polypyrrole in an interpenetrating polypyrrole/lignin composite.

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http://www.sciencemag.org/content/335/6075/1468.abstract?sid=820253e0-58cf-4b64-b2c0-c57d5bab713d
 

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