從智能玻璃到燃料電池

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)燃料電池。“智能玻璃”是一種節(jié)能產(chǎn)品，在汽車、建筑和飛機(jī)窗戶上都能找到它的身影。

但是，智能玻璃通常需要幾分鐘才能達(dá)到暗沉狀態(tài)，而且長時(shí)間在明暗之間反復(fù)循環(huán)，也會(huì)降低著色質(zhì)量。據(jù)外媒報(bào)道，科羅拉多州立大學(xué)(Colorado State University)的化學(xué)家們，通過更好地了解智能玻璃在納米尺度下的工作原理，提出納米級智能玻璃設(shè)計(jì)方法，或?qū)⑻岣咧悄懿ＡУ淖兩俣群湍陀眯浴?/p>

該校研究生Colby Evans和化學(xué)系助理教授Justin Sambur等人，研究的是“電變色”智能玻璃，其工作原理是利用電壓驅(qū)動(dòng)鋰離子，進(jìn)出氧化鎢透明薄膜。Evans 說：“你可以把它想象成一個(gè)可透視電池。”典型的氧化鎢智能玻璃板，從透明到完成變色，需要7-12分鐘。

研究人員重點(diǎn)研究電致變色氧化鎢納米顆粒，它的寬度比人類的頭發(fā)小100倍。實(shí)驗(yàn)顯示，單個(gè)納米粒子的著色速度，比相同粒子構(gòu)成的薄膜快四倍。這是因?yàn)椋∧ぶ屑{米顆粒之間的界面會(huì)捕獲鋰離子，減緩著色行為。隨著時(shí)間的推移，材料的性能也會(huì)下降。

為了證明他們的觀點(diǎn)，研究人員使用亮場透射顯微鏡，觀察氧化鎢納米顆粒如何吸收和散射光。在制作“智能玻璃”樣品時(shí)，他們不斷改變樣品中納米顆粒材料的數(shù)量，隨著納米顆粒的增加，觀察它們之間的相互接觸，以及著色行為的變化。然后，他們使用掃描電子顯微鏡測取納米顆粒的高分辨率圖像，涵蓋長度、寬度和間距，從而得知有多少顆粒聚集在一起，又有多少分散開來等等。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，研究人員提出，如果制造以納米顆粒為基礎(chǔ)的材料，并使粒子保持最佳間距，避免離子被捕獲，有可能提高智能玻璃的性能。

這種方法也可用于指導(dǎo)電池、燃料電池、電容器和傳感器的應(yīng)用研究。以上就是燃料電池的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，相信隨著技術(shù)的不斷提高，未來的燃料電池技術(shù)會(huì)不斷提升，滿足人們的日常需求。