能量流动示意图
锂离子储能因其技术成熟而主导市场，但其对大规模电网储能的适用性受到内部挥发性材料的安全问题的限制。因为锂离子电池起火引起的火灾时有发生。
近日，沈阳辽宁大学和澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的科学家联合开发了一款 “水性金属离子电池”，简称“水电池”， 不会着火或爆炸。
研究团队目前已经开发出用于钟表的硬币大小的水基电池原型，以及类似于AA或AAA电池的圆柱形电池。
巨大潜力
“我们设计和制造的东西被称为水性金属离子电池 - 或者我们可以称之为水电池，它处于水系储能设备新兴领域的前沿，其突破显著提高了该技术的性能和寿命。” 首席研究员马教授表示。
该团队使用水来代替有机电解质 - 这使得电流在正极和负极之间流动 - 这意味着他们的电池不会起火或爆炸 - 与锂离子电池不同。
电池通过产生从电池的正极（阴极）到负极（阳极）的电子流来储存能量。当电子向相反方向流动时，它们会消耗能量，电池中的液体是用来在两端之间来回传递电子的。在水电池中，电解液是加了一些盐的水，而不是硫酸或锂盐之类的东西。
由于科学家利用水替代了有机电解质，这意味着电池永远不可能起火，也不会爆炸。并且该电池还可以轻松拆卸，以便材料能够回收再利用。
研究人员表示，新的水电池使用镁和锌等材料，这些材料在自然界中含量丰富，价格低廉，毒性低于其他种类的电池中使用的替代品，这有助于降低制造成本并降低对人类健康和环境的风险。
此外，这种电池制作工艺简单，所用材料在自然界中含量丰富，价格低廉，毒性更低。科学家称，短期1到3年内有望替代铅酸电池，5到10年内有望取代锂离子电池。水电池制造工艺的简单性有助于使大规模生产成为可能。
碱性介孔Mn的制备工艺示意图
来源：“Interface Polarization Effects Enhancing Mn2O@TiO@MXene Heterostructures for Aqueous Magnesium Ion Capacitors: Guided Charge Distribution and Transportation via Built-in Electric Fields”《Small Structures》
目前，这种电池的使用寿命与市场上的锂离子电池相当，能量密度约为每公斤75瓦时，约为最新款特斯拉汽车电池的30%，这项研究发表在Small Structures上。未来通过开发新型纳米材料作为电极还有望再次提高能量密度。
该团队为许多同行评审研究制作了一系列小规模试验电池，以应对各种技术挑战，包括提高储能容量和寿命。
在循环过程中裸锌（上图）和Zn@Bi/BiO的离子沉积行为和界面化学示意图
来源：“Synergy of Dendrites-Impeded Atomic Clusters Dissociation and Side Reactions Suppressed Inert Interface Protection for Ultrastable Zn Anode”，《先进材料，advanced materials》
在他们发表在《先进材料，advanced materials》上的最新研究中，他们战胜了一个重大挑战 - 破坏性枝晶的生长，这些树突是尖刺的金属结构，可能导致短路和其他严重故障。
该团队用一种叫做铋的金属及其氧化物（也称为铁锈）涂覆受影响的电池部件，作为防止枝晶形成的保护层。
马天一说，镁可能是未来水电池的首选材料，镁离子水电池有可能在短期内取代铅酸电池。比如一到三年。从长远来看，从现在开始的5到10年内，有可能取代锂离子电池。
镁比包括锌和镍在内的替代金属更轻，具有更大的潜在能量密度，将使电池具有更快的充电时间和更好的能力来支持耗电的设备和应用。
未来应用
研究人员表示，该团队的电池非常适合大规模应用，凭借更高容量和更长的使用寿命，使其成为电网存储和可再生能源例如太阳能电池板整合的理想选择，特别是在安全考虑方面。
随着技术的进步，其他类型的小规模储能应用，如为人们的家庭和娱乐设备供电，可能会成为现实。
随着可再生能源装机容量的增加，电池在能源领域的重要性将日益凸显。因此，电池领域的发展实际上才刚刚开始。
素材来源：皇家墨尔本理工大学
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舒娥逸1697如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选项中正确的是( -
双容昌19769608545 ______[选项] A. 图中b=h+c+d+e+f+i B. 生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失 C. 生产者与初级消费者之间的能量传递效率为 b a*100% D. 缩短食物链可以提高能量传递效率
舒娥逸1697下图为谋生态系统的“能量流动”图解,图中字母A、B、C、D、E表示生态系统的成分,字母a、b、c、d表示能量;数字表示生理过程或能量流动方向,请... -
双容昌19769608545 ______[答案] (1)图中字母A、B、C、D、E分别表示生产者、初级消费者、次级消费者、三级消费者、分解者,字母a、b、c、d表示生态系统各成分释放的热能,数字表示生理过程或能量流动方向.流经该生态系统的总能量是通过①光合作用过程实现的.食草动物...
舒娥逸1697如图表示在生态系统中,能量流经第二营养级的示意图,请分析回答:(1)图中A表示___,B表示___,除了图中所示,第二营养级的能量还有一部分___(... -
双容昌19769608545 ______[答案] (1)图示为对生态系统中能量流经第二营养级的能量分析,A表示第二营养级生物的同化量,B表示用于生长发育和繁殖的能量.同化的能量除用于生长发育和繁殖,还有相当一部分能量用于自身的呼吸消耗. (2)由于一部分用于各级生物呼吸消耗,一...
舒娥逸1697下图表示能量流动方向示意图,请据图回答: (1)图中①表示植物的 ... -
双容昌19769608545 ______ (1)光合 叶绿体(2)② 氧气 有机物(3)二氧化碳 氧气 碳—氧 绿色植物的光合作用指的是利用太阳提供的光能,在叶绿体中把二氧化碳和水制造成淀粉等有机物,同时把光能转变成化学能储存在有机物里,并放出氧气的过程,植物和动物共用的生理过程是呼吸作用,呼吸作用指的是细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动的需要的过程,绿色植物进行光合作用,不断消耗大气中的二氧化碳和制造氧气,维持整个生态系统的碳——氧平衡.
舒娥逸1697如图为某生态系统中能量传递示意图,据图回答:(1)能量流动是从___开始的,流入该生态系统的总量为___.(2)从B到C的能量传递效率分别为___.(3... -
双容昌19769608545 ______[答案] (1)能量流动是从生产者固定太阳能开始的,流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能为175+875+200=1250kJ.(2)从B到C的能量传递效率为30200*100%=15%.(3)生态系统中沿食物链流动的能量逐级递减的原因是能...
舒娥逸1697如图是生态系统中能量流动的模式图,请据图回答:(1)生态系统中能量的源头是 - -----;生态系统中能量的 -
双容昌19769608545 ______ (1)生态系统中的物质和能量是沿食物链和食物网流动的,能量在沿食物链的传递过程中是逐级递减的;生态系统中的能量来自于绿色植物通过光合作用固定的太阳能. (2)能量流动是指生态系统中能量的输入(通过植物的光合作用把光能转化成...
舒娥逸1697 如图表示的是能量流动方向的示意图.请据图回答:(l)图中①表示______作用,它将太阳光能转变成储存在植物体内有机物中的能量,这个过程在细胞的__... -
双容昌19769608545 ______[答案] 能量:是生态系统的动力,是一切生命活动的基础 在生态系统中能量开始于太阳辐射能的固定,结束于生物体的完全分解,能量流动的过程称为能流,在生态系统中只有绿色植物才能进行光合作用固定太阳能. (1)绿色植物通过叶绿体,利用光能...
舒娥逸1697...能量流经第二营养级的示意图,请分析回答.(1)图中A表示___;B表示___.除了图中所示,第二营养级同化的能量还有一部分___.(2)从图中可以总结出... -
双容昌19769608545 ______[答案] (1)图示为对生态系统中能量流经第二营养级的能量分析,A表示第二营养级生物的同化量,B表示用于生长发育和繁殖的能量.同化的能量除用于生长发育和繁殖,还有相当一部分能量用于自身的呼吸消耗.由于一部分用于各级生物呼吸消耗,一部分随...
舒娥逸1697...能量流经第二营养级的示意图,请分析回答.(1)图中A表示___;B表示___.除了图中所示,第二营养级同化的能量还有一部分___.(2)从图中可以总结出... -
双容昌19769608545 ______[答案] (1)据图分析,A表示初级消费者的同化能,B表示用于生长发育和繁殖的能量.除了图二中所示,第二营养级同化的能量还有一部分通过细胞呼吸以热能形式散失.(2)由于一部分用于各级生物呼吸消耗,一部分随遗体残骸流...
舒娥逸1697 下图表示在生态系统中,能量流经第二营养级的示意图,请分析回答. (1)图中A表示____________;B表示____________.除了图中所示,第二营养级同... -
双容昌19769608545 ______[答案] (1)初级消费者同化的能量 用于生长发育和繁殖的能量 在细胞呼吸中以热能的形式散失 (2)单向流动 逐级递减 (3)帮助人们合理地调整能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 :读懂图中A、B的含义,是解答本题的关键.由于...