@ 2018.12.29 , 09:00

斯坦福的研究人员发明了能制氢的人工肺

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credit:123RF

如果生物的肺里进了水,那后果无疑非常糟糕。

斯坦福大学的研究人员创造了一种新型的“人工肺”,如果你向其中灌水,反而能够得到美好的结果:氢燃料。氢气是一种清洁的能源,我们一直希望有朝一日用它来给我们的汽车和手机充电。

虽然这不是第一套被发明出来制造氢气的设备,但这种独特的仿生肺设计有希望解锁真正的高效制氢工艺。

Joule杂志刊发了斯坦福团队的一篇论文,其中详细描述了他们发明的设备。

吸入肺泡的气体进入血液后,静脉血就变为含氧丰富的动脉血,并随着血液循环输送到全身各处。肺泡周围毛细血管里血液中的二氧化碳则可以透过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡,通过呼气排出体外,肺泡内的表面液膜含有表面活性物质,起着降低肺泡表面液体层表面张力的作用,使细胞不易萎缩,且吸气时又较易扩张。生理器官的独特结构使气体交换的过程非常高效。

氢与氧结合产生能量——与燃烧化石燃料不同,它们唯一的副产品就是水。出于这个原因,研究人员几十年来一直在研究氢燃料,但他们至今没有找到一种高效率的制氢方法。

这主要是因为在自然环境中并没有多少氢单质——我们通常需要把水分解成氢气和氧气。

斯坦福大学制造的人工肺基本上就是用厚塑料薄膜制成的袋子。带有微小毛孔的防水膜覆盖在袋子的外部,而在其内部排列着金和铂元素的纳米粒子。

将人工肺放入水中,然后施加电压,研究人员能够将氢气的转化效率提高32%。他们发现,这是因为仿肺叶的形态可以最大限度地减少分解水时可能形成的气泡——气泡导致电解水的效率低下。

“几何形状很重要?!彼固垢4笱У难芯咳嗽盰i Cui告诉《新科学家》杂志。

该团队现在专注于扩大其设计并找到一种方法使其能够承受更高的温度——目前,它只能在不高于100摄氏度的温度下工作,对商业应用来说,这是一个大问题。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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