隨著建材貿(mào)易在過去30年的飛速發(fā)展,數(shù)以萬計的中密度纖維板涌入了市場。這種纖維板價格低廉、靈活性好,也不會像木材一樣斷裂,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的約翰·歐文及其團隊表示,中密度纖維板可以在*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反應(yīng)產(chǎn)生電能,效率可達80%,燃料利用率約達100%。
由于直接碳燃料電池不會浪費余熱,其效率可達內(nèi)燃機產(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釋放二氧化碳,但氣體卻是以一種潔凈的方式釋放,不會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。
歐文及其研究團隊首先在500℃的高溫氮氣環(huán)境下對中密度纖維板碎條進行了處理,以去除水蒸氣和其他揮發(fā)性氣體。歐文表示,這一耗費低廉的過程可使中密度纖維板更加緊實、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,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)大學的卡斯·赫莫斯雖對此項研究表示贊同,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,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,研究人員仍需進一步量化真實的數(shù)據(jù)以對此項研究的實現(xiàn)提供支持。
中國哈爾濱工程大學材料科學與化學工程學院的曹殿學教授認為,尋找為直接碳燃料電池提供動力的新原料是這一燃料電池技術(shù)成功的重要方面,他對歐文團隊對于非傳統(tǒng)能源來源的**也表示了贊許之意。