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斯坦福的研究人員發明了能制氫的人工肺

斯坦福的研究人員發明了能制氫的人工肺
credit:123RF


如果生物的肺里進了水,那後果無疑非常糟糕。


斯坦福大學的研究人員創造了一種新型的「人工肺」,如果你向其中灌水,反而能夠得到美好的結果:氫燃料。氫氣是一種清潔的能源,我們一直希望有朝一日用它來給我們的汽車和手機充電。

雖然這不是第一套被發明出來製造氫氣的設備,但這種獨特的仿生肺設計有希望解鎖真正的高效制氫工藝。


Joule雜誌刊發了斯坦福團隊的一篇論文,其中詳細描述了他們發明的設備。


吸入肺泡的氣體進入血液後,靜脈血就變為含氧豐富的動脈血,並隨著血液循環輸送到全身各處。肺泡周圍毛細血管里血液中的二氧化碳則可以透過毛細血管壁和肺泡壁進入肺泡,通過呼氣排出體外,肺泡內的表面液膜含有表面活性物質,起著降低肺泡表面液體層表面張力的作用,使細胞不易萎縮,且吸氣時又較易擴張。生理器官的獨特結構使氣體交換的過程非常高效。


氫與氧結合產生能量——與燃燒化石燃料不同,它們唯一的副產品就是水。出於這個原因,研究人員幾十年來一直在研究氫燃料,但他們至今沒有找到一種高效率的制氫方法。

這主要是因為在自然環境中並沒有多少氫單質——我們通常需要把水分解成氫氣和氧氣。


斯坦福大學製造的人工肺基本上就是用厚塑料薄膜製成的袋子。帶有微小毛孔的防水膜覆蓋在袋子的外部,而在其內部排列著金和鉑元素的納米粒子。


將人工肺放入水中,然後施加電壓,研究人員能夠將氫氣的轉化效率提高32%。他們發現,這是因為仿肺葉的形態可以最大限度地減少分解水時可能形成的氣泡——氣泡導致電解水的效率低下。


「幾何形狀很重要。」斯坦福大學的研究人員Yi Cui告訴《新科學家》雜誌。


該團隊現在專註於擴大其設計並找到一種方法使其能夠承受更高的溫度——目前,它只能在不高於100攝氏度的溫度下工作,對商業應用來說,這是一個大問題。

本文譯自 sciencealert,由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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