王洪敏團隊：如何將普通磚變成超級蓄電池

2020-08-27 科技全頻

通常，短語「電源磚」親切地指代筆記本電腦之類的交流適配器。但是，如果該術語是完全字面意義的，涉及實際的磚塊呢？

由華盛頓大學的王洪敏帶領的一個團隊著手製作真正的電源磚。更具體地說，他們想看看是否可以使用氣相塗覆技術將普通的紅磚變成超級電容器的一部分 。這實際上是不是很怪異，因為它的聲音，因為磚紅色是鐵礦物，和鐵是一些化學電池共同組成。磚塊通常也是多孔的，這意味著存在大量表面積，薄塗層可能與鐵相互作用。

該過程（他們以前開發的方法）涉及將封閉的磚塊與鹽酸和有機化合物一起加熱，該有機化合物會縮短為「 EDOT」。兩種液體物質蒸發並凝結在磚的旋繞表面上。酸溶解了一些鐵礦物質，釋放出鐵原子，這些鐵原子幫助有機分子連接起來形成覆蓋表面的聚合物鏈（逐漸演變為「 PEDOT」）。聚合物製成微觀的，纏結的纖維，這些纖維在磚的每個面上形成連續的導電層，否則會保留下來。（不過，這確實會使磚變黑。）

掃描電子顯微鏡圖像顯示了三種不同孔隙度的不同磚塊表面的纖維狀PEDOT層。Wang等人/ Nature Communications

該團隊通過兩種配置對性能進行了測試，其中一種配置是將堅固的凝膠電解質夾在像砂漿這樣的磚之間。用環氧樹脂塗覆整個物體可以使其防水（例如「在水下工作」防水），還可以防止電解質變幹。儘管可以進行測試，但它們可以串聯連接三個單位的小方糖大小的磚，顯然可以採用許多串聯和並聯的磚組合。在15秒內充滿電後，此配置為LED供電約11分鐘，然後電壓從最初的2.7伏降至LED所需的2.5伏以下。

三個較大的磚形超級電容器串聯，可點亮一個LED。右側的拼合磚顯示了PEDOT塗層的顏色變化。

即使使用全尺寸的磚，總的能量存儲也……不足。他們估計，這些磚的牆壁每平方米的牆壁面積可以容納約1.6瓦時。這意味著三米乘六米（10英尺乘20英尺）的牆壁可以容納約20瓦時的電量。結果，研究人員對這個想法的宣傳遠沒有「把房子變成電池！」那麼引人注目。

他們寫道：「我們的超級電容器技術為「低價」建築材料增添了價值，並展示了一種可擴展的工藝，該工藝可提供能量存儲，從而為利用燒磚的建築應用中的嵌入式微型設備供電。」 這些動力牆可能不會挑戰特斯拉的Powerwall的任何時間。但這是一個創新的概念-超級電容器磚肯定不會只是牆外的另一塊磚。

資料來源自然通訊，2020年。DOI：10.1038 / s41467-020-17708-1

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