正在利用生物学原理作为开发新型仿生燃料电池的灵感

2019-04-15 09:34:08
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维也纳科技大学(TU Vienna)的研究人员正在利用生物学原理作为开发新型仿生燃料电池的灵感。

我们体内的每个活细胞都可以做到:覆盖着称为细胞膜或纳米膜的薄膜,细胞可以故意让特定物质进出。虽然它比人类头发薄几千倍,但这种纳米膜具有极其复杂的结构和功能。为提高我们对这些纳米膜的理解,已经获得了三项诺贝尔奖。

微观管道传递水,电荷和营养物质,并在此过程中,在细胞内产生平衡。然而,我们仍然不了解许多功能和结构细节,因为它只是深入研究的水和质子交换。“这些非常精细的细胞膜导管具有选择性传递质子的能力,其功能与人类产生的燃料电池完全相同,”Werner Brenner博士解释说,“只有这种自然发生的过程效率要高得多。”

燃料电池:石油的替代品

今天,燃料电池被视为石油的一种重要替代品,直到现在它仍然是电能和机动性的基础。然而,在经济压力下,地球的石油储量迅速耗尽,无法深入海床。油燃烧还会产生二氧化碳,烟灰和其他残留物。燃料电池唯一的废物是水。

欧盟项目的重点是设计每个燃料电池的主要组成部分 - 即膜 - 旨在比以前的解决方案更有效地输送质子。“第一个结果令人鼓舞。这并不容易,但这是可能的。自然界已经生产了数十亿年的这些结构,并且它们的有效性可以在每个生物体中看到。我们的任务是转移这些自然的结构纳米导体是一种人造纳米膜,它本身只有几百纳米厚,“Jovan Matovic博士解释道。

该项目需要广泛的科学方法,从固态物理学和纳米技术到化学。因此,与六所大学,研究机构和企业的国际合作也非常重要。欧盟项目由位于传感器和执行器系统研究所的助理教授Werner Brenner博士,Jovan Matovic博士和Nadja Adamovic博士的TU维也纳研究团队协调。

大学的研究团队充满信心:“这个项目的成果应该对我们的社会具有深远的意义。如果我们成功地按照计划创建纳米管,那么将开辟完全不同的应用领域,例如精确控制的交付医学,海水淡化甚至是新型传感器,“Nadja Adamovic博士解释说,”在这个项目中,“人造”和“自然”之间的界限变得更加模糊。

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