2018年8月25日星期六

鋰空氣電池研究再取得突破，庫倫效率接近 100%

加拿大滑鐵盧大學研究人員解決了鋰空氣電池兩個最具挑戰的問題，不只首度實現四電子轉換，也讓鋰空氣電池儲能增加 50%。

鋰空氣電池（Lithium–air battery）以超高理論能量密度和相對輕巧的重量博得科學家青睞，鋰空氣電池陽極（負極）採用金屬鋰，陰極（正極）材料則是空氣中重量幾乎可不計的氧。

而鋰離子電池的陽極通常為石墨，陰極為鋰化合物，為了讓鋰離子在移動時可以安穩嵌入陰極，需要打造一個更大更重的結構去「收納」鋰離子，也因此電池容量有限，讓鋰離子電池的能量密度一直過不去門檻。

但鋰空氣電池的理論能量密度卻能遠遠超過其他電池，比現有鋰離子電池高 5～10 倍，接近汽油的能量密度，也就是說，如果鋰空氣電池有一天成功商業化，電動車將擁有媲美汽油車的續航里程。

有科學家也將鋰空氣電池稱為鋰氧電池（lithium-oxygen battery），與鋰硫電池（Lithium sulfur battery）並列新興應用的首選高能可充電電池，一篇發表於 2017 年英國化學學會《再生能源與燃料》期刊的論文表示，鋰硫電池已被引入能量儲存市場，而鋰氧電池的實用原型已開發出來，兩種電池都在迅速發展當中。

但是鋰空氣電池有兩大嚴重缺點，第一個是電化學過程中形成的中間體（intermediate）：超氧化鋰（LiO2）和過氧化鋰（Li2O2）會從內部降解電池；第二個是超氧化物在該過程中會消耗有機電解質，極大限制了電池循環週期壽命。

滑鐵盧大學化學系教授 Linda Nazar 團隊因此決定將有機電解質換成更穩定的無機熔鹽，多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，接著在 150℃ 環境下實驗，發現中間體改形成較穩定的氧化鋰（Li 2 O）而不是過氧化鋰，這使得電池高度可逆，庫倫效率（Coulombic Efficiency）接近 100%。此外，電池能保持優異充電特性，實現四電子轉移，進而可以多儲存 50% 能量。

但這款鋰空氣電池在實際應用前還有很長一段路要走，因為我們必須在電動車中將電池加熱到 150℃ 它才能工作，麻省理工學院能源材料研究員 Yang Shao-Horn 在同期期刊評論中指出，這款鋰空氣電池也許可以作為飛機、潛艇的緊湊型動力源。

新研究發表在《科學》期刊。

2018年8月22日星期三

新型紙基生物電池由細菌供電

電池出現已有100多年，但時至今日，在某些偏遠或資源有限的地區，這種我們慣用的日常用品卻還屬于奢侈品。而即將在美國化學學會第256屆全國會議暨博覽會上公布的一項最新成果——一種靠細菌發電的新型紙基生物電池，或許能改變這一狀況，給這些地區帶來低成本的新型能源。

　　這種新型電池是由美國紐約州立大學的一個研究團隊開發的。研究人員在紙的表面印刷薄層金屬和其他材料作為基板，然後把凍幹的産電菌群放置在紙上，制成紙基生物電池。使用時，只需將水或者唾液涂抹在紙上，幾分鐘內，這些凍幹細菌就會恢復活力，它們在為自己制造能量的同時，産生的電子會穿過細胞膜與外部電極接觸，從而為電池供電。

　　由于紙張會透氣，研究人員曾擔心細菌産生的電子在到達電極前被氧氣吸收，從而影響電池性能。但研究顯示，氧氣對電池性能的影響很小，因為細菌細胞緊密地附著在紙張纖維上，在氧氣介入之前，纖維就已經迅速將電子轉移到陽極了。

　　作為生物傳感器材料，紙張具有獨特的優勢，柔韌性好，表面積大，價格也很低廉。不斷創新的結構工程技術，讓人們可以控制紙張的纖維直徑、平滑度和透明度，為紙在新一代電子産品中的廣泛應用奠定了良好基礎。而紙基電池因適用性廣、生態友好且成本低廉等特性，被普遍看好。研究人員指出，他們研制的新型紙基電池的成本很低，攜帶方便，可以很容易地整合到一次性電子設備中，雖然尚未達到投入實際應用水平，電池性能還需大幅提升，但這種提升可以通過多個紙電池堆疊、連接來實現。

　　目前這種一次性電池的保質期約為4個月。研究人員正在想辦法提高凍幹細菌的存活率和性能，從而延長電池的保質期。

　　　　沒錯，紙也能拿來做電池基板，凍幹細菌動起來就能為電池傳輸電子，這電池設計得簡單又巧妙。在資源受限地區，能屈能伸的紙張和便宜好用的細菌相結合，就成了“黃金搭檔”。雖然紙基電池暫時還達不到普通電池的效果，但如果解決掉保質期和電池性能的問題，它會是個性價比還不錯的選擇。研究人員打破人們對于電池的傳統定義，開各種腦洞費勁做研究，最終目的，也是想讓這些奇思妙想，在特殊地區、特殊時刻大顯身手，把人類生活變得更美好。（記者劉海英）

2018年8月13日星期一

無論你相信什麼，只要深信不疑，就會成真

「這是真的嗎？」這個問題有兩種答案：「是」或「不是」。如果你相信它是真的，那就是真的；如果你相信不是真的，它就不是真的。

「我可以辦到嗎？」答案是：如果相信你能，你就能辦到；如果認為你不行，就真的不行。

「你相信有真愛嗎？」答案是：不管你「信」或「不信」，結果會跟你想的一樣。認為有真愛的人，就會真心的去愛，很可能得到真愛。認為沒真愛的人，本來就對愛懷疑，所以永遠也得不到，就算得到了，也不會相信那是真的。或許你已經知道了，這就是自我實現預言。

無論你相信什麼，只要深信不疑，就會成真

想像你剛認識的朋友吧！如果你認為他是個友善且真誠的人，你對他就會友善真誠。然後他也以同樣態度回應你，而他的友善與真誠又應驗你最初的預設。

反過來，假如你認為對方是個冷漠高傲的人，就會比較拘謹嚴肅，敬而遠之，並認定對方難相處。

這種現象在學校經常看到。老師的期許往往成為孩子的預期。被分到「後段班」的學生常有低成就的傾向，因為學生們知道老師對他們的期望不高，加上自己又在「後段班」裡，形同自我放棄，進而影響他們各方面的表現。

若是老師多去表達：「我相信你能辦得到，同時我會給你所需的輔導。」孩子便會覺得受到鼓勵支持而有截然不同的表現。

自我實現預言，也叫自我驗證（self-fulfilling prophecy）。好的預言往往帶來好的結果，好的結果又強化了原先樂觀預期。相反，壞的預言往往導致壞的結果，而壞的結果又證明了原先悲觀預期果然正確。

使一件事情發生的最好方法，就是預測它會發生

我聽說，有個男子經營一家餐廳，由於物美價廉，加上男子把餐廳內外布置得非常美觀，還雇用專人負責打掃清潔，因此餐廳生意一直很好。

有一天，男子突然在報紙上讀到一則報導：報導指出，最近全球都面臨經濟不景氣，尤其愈是基層的產業，遭受的衝擊愈大。以某都市為例，短短半年，就有三分之一的餐廳歇業。

老闆看到這裡，心中也不由得緊張起來，心想：「雖然最近餐廳的客人沒減少，但我還是要『未雨綢繆』，先精簡餐廳的開支才好！」

可是，該從哪裡開始呢？老闆心想，簡餐的排骨縮小一點、紅燒牛腩也少一點吧！每一樣東西的價錢都提高一點，這樣我就可以賺更多了……最後，老闆索性辭退清潔人員，心想「自己來打掃，經濟又實惠」。但他一個人要忙點餐、出菜，還要忙廚房，根本沒時間整理環境，所以餐廳也愈來愈髒。

半年之後，原本生意興隆的餐廳，變得門可羅雀。這名老闆還得意地想：「幸好我有為不景氣事先做準備，否則我的虧損一定更大！」

怪不得羅馬哲學家塞尼加會說：「可悲與愚蠢之甚，莫過於期待不幸降臨，厄運未至便先等候，無異狂人行徑。」

很久以前，美國經濟蕭條時曾經發生過這樣的事。坊間謠傳某家銀行要倒了，快領不出錢了，聽到這消息的人全部一窩蜂跑到銀行去擠兌。結果銀行的現金一下被提光，這家銀行果然倒了。

倒楣的最大前兆就是預測快倒楣。如果你老是將事情往壞處想，你很可能成為預言家。

夏普傳將推 IoT 用新型太陽能電池，可能委外生產

日經新聞 10 日報導，鴻海轉投資的夏普（Sharp）計劃在 2018 年度內（2019 年 3 月底前）推出使用於物聯網（IoT）領域的新型太陽能電池。夏普所將推出的新型產品為「染料敏化太陽能電池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSC）」，其最大特徵就是可利用室內照明等微弱的光線進行發電。

報導指出，夏普計劃在 2018 年度內開始量產染料敏化太陽能電池，不過是要自家進行生產、抑或是委託外部企業進行代工生產，將待今後決定。

據報導，現行矽製太陽能電池主要使用於太陽能面板，不過因競爭激烈，因此夏普急於推出新型產品搶市，而在室內光等微弱的光線環境下，染料敏化型產品的發電效率可達矽製產品的近 2 倍水準，且可進行小型化設計，因此可應用於 IoT 機器上。

在 2000 年代中期前（2005 年以前）夏普太陽能電池產量高居全球之冠，不過現在排不進前 5 大廠之列。

截至日本股市 13 日早盤收盤（台北時間上午 10 點 30 分）為止，夏普重挫 3.04%，暫收 2,779 日圓，今年迄今股價大跌約 28%。

根據夏普 7 月 31 日公布的資料顯示，上季（2018 年 4-6 月）「智慧家庭（SmartHomes）」部門（包含太陽能電池事業、IoT 通訊事業、健康 / 環境系統事業）營收成長 15.6% 至 1,505 億日圓、營益成長 19.9% 至 118 億日圓。