水和粘土制成的电池可在火星上使用

发布时间：2024-10-27 08:17:19 87次浏览来源：中国科学报

当水被挤进最小的缝隙中时，就能以意想不到的方式加以利用。一种新的电池设计依靠粘土层中的微量水，最终可以在火星这样极端的地方提供可持续的电力。

瑞士联邦理工学院的Vasily Artemov和他的同事用与传统电池类似的部件制造了这种电池，包括两个电极，一个带负电，一个带正电。但他们没有用金属制造这些电极，而是使用了碳基材料石墨烯。他们没有在电极之间填充锂盐溶液，而是使用了粘土和水。近日，相关研究成果发表于arXiv。

水和粘土电池原型图源：Yunfei Teng

粘土层上布满了只有约一纳米厚的微小通道，在这些通道中注入纯水，就能使液体以一种特殊的方式流动。从过去的实验中，研究人员了解到，封闭的水是一种很好的“工作液”，这种材料能在两个电极之间移动时在相反电荷之间产生分离。这种分离使电池能够储存能量。正如他们所希望的那样，这种新型电池能产生1.6伏的电压，并能在不降低效率的情况下充电和放电60000次。

“仅用水和粘土就能制成电池，这实在令人惊讶。就像我告诉学生的那样，在非常非常小的孔隙中的水其实并不是水，它就像是某种其他材料。由于这种新型电池不需要像锂这样昂贵而稀缺的材料，因此它可能成为一种令人兴奋的未来技术。”麻省理工学院的Michael Strano说。

Artemov说，他和他的团队尽可能地简化了新电池的设计，他们希望这将有助于新电池的广泛应用，甚至在地球之外发挥效用。他们已经分析了火星上存在的各种类型的粘土，发现这些粘土都可以用于他们的设计。

“第一次工业革命是由水推动的，因为有了蒸汽机。也许我们现在也可以通过在纳米尺度上利用水，推动一场小型革命。”研究小组成员、德国汉堡工业大学的Patrick Huber说。