據物理學家組織網二月十九日報道，美國科學家開發出一種直接以生物質為原料的低溫燃料動力鋰電池。這種燃料動力鋰電池只需借助太陽能或廢熱就能將稻草、鋸末、藻類甚至有機肥料轉化為電能，能量密度比基于纖維素的微生物燃料動力鋰電池高出近100倍。相關論文已發表在《自然》雜志子刊《自然通訊》上。

盡管以甲醇或氫驅動的低溫燃料動力鋰電池技術得到長足發展，但由于聚合材料缺乏有效的催化系統，低溫燃料動力鋰電池技術一直無法直接使用生物質作為燃料。新研究中，美國佐治亞理工學院的研究人員開發出的這種新型低溫燃料動力鋰電池，能夠借助太陽能或熱能激活一種催化劑，直接將多種生物質轉化為電能。

這種技術，在室溫下就能對生物質進行處理，對原材料的要求極低，幾乎適用于所有生物質，如淀粉、纖維素、木質素，甚至柳枝稷、鋸末、藻類以及禽類加工的廢料都能被用來發電。假如缺乏上述原料，水溶性生物質或懸浮在液體中的有機材料也沒有問題。該設備既可以在偏遠地區以家庭為單位小規模使用，也可以在生物質原料豐富的城市大規模使用。

生物質燃料動力鋰電池的研究面對的難題是，具有碳—碳鏈的生物質不易通過常規的催化劑，哪怕是昂貴的貴重金屬催化劑分解。為了解決這個問題，科學家研制出微生物燃料動力鋰電池，利用微生物和酶來分解生物質。但這種方法的缺點是：微生物和酶只能選擇性地分解某些特定類型的生物質，對原料的純度要求較高。

負責此項研究的佐治亞理工學院化學與生物分子工程學教授鄧玉林（音譯）和他的團隊通過引入外界能量來源來激活燃料動力鋰電池的氧化還原反應。在新系統中，生物質原料被磨碎后與一種多金屬氧酸鹽（POM）催化物溶液相混合，之后被置于陽光或熱輻射下。作為一種光化學和熱化學催化劑，POM既是氧化劑也是電荷載體。在光輻射或熱輻射下，POM會使生物質發生氧化，將生物質的電荷運送到燃料動力鋰電池的陽極，而電子則會被輸送到陰極，在陰極進行氧化反應，通過外電路出現電流。鄧玉林表示，假如只是在室溫中將生物質和催化劑混合，它們將不會發生反應。但一旦將其暴露在光或熱中，反應就會馬上開始。

實驗顯示，這種燃料動力鋰電池的運行時間長達20小時，這表明POM催化劑能夠再利用而無需進一步的處理。研究人員報告稱，這種燃料動力鋰電池的最大能量密度可達每平方厘米0.72毫瓦，比基于纖維素的微生物燃料動力鋰電池高出近100倍，接近目前效能最高的微生物燃料動力鋰電池。鄧玉林認為，在對處理過程進行優化后應該還有5倍到10倍的提升空間，未來這種生物質燃料動力鋰電池的性能甚至有望媲美甲醇燃料動力鋰電池。

鄧玉林說：“新技術一個重要的優點就是，它能夠在一個單一的化學過程中完成生物降解和發電。太陽能和生物質能源是當今世界重要的兩種綠色能源，我們的系統將它們結合在一起出現電力，同時也減少了對化石燃料的依賴。”