編譯／高晟鈞 地球是由79%的海洋所組成，也意味著世界上會有許多的海島國家存在。像是菲律賓便以美味的海鮮而聞名 …

編譯／高晟鈞

地球是由79%的海洋所組成，也意味著世界上會有許多的海島國家存在。像是菲律賓便以美味的海鮮而聞名。但大量的海鮮具有大量的固體廢物，像是蟹殼、蛤蜊殼、蝦殼等等。

來自於菲律賓馬尼拉雅典耀大學的Raphael Guerrero表示：「我們想找到蟹殼廢料的替代用途，並了解蟹殼中的殼聚醣是否可以作為『矽酮』的可生物分解替代品，製造出光譜儀中的衍射光柵零件。」

殼聚醣具有良好的光學特性，透明、且可以像矽膠一樣模製，並且有著很高的折射率。為了從蟹殼中提取殼聚醣，研究人員清洗了來自當地加工廠的蟹殼，並在烤箱中烘乾後磨成粉末，最後使用化學方法加工成殼聚醣溶液。

研究人員使用一種名為「軟光刻」（Soft Liithography）的技術，可以使用矽膠模具複製物體奈米級表面特徵，並從殼聚醣溶液中製造光柵。更簡單來說，就是將殼聚醣溶液倒入模具中，待其硬化後，得到市售衍射光柵的矽膠鑄件。

衍射光柵是光譜儀的一項主要零件，可以利用光分析出各種樣品間的化學成分，傳統的光柵通常由玻璃製成。而由殼聚醣製成的光柵具有多種優點，像是重量更輕、價格低廉、並且對於生態的永續性更有幫助。另外，與激光蝕刻不同，軟光刻技術不會產生殼聚醣廢物。

作者Guerrero說：「對於從事魚業為主的海濱地區，這項發現增加了他們海鮮產品的價值，因為即使是廢料也可以用於光學製造。通過企業與地方政府的適當合作，從蟹殼中提取的殼聚醣可以為捕蟹者及其家人帶來更高的收入和生活質量。」

資料來源:Phys.org

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電動車產業的關鍵在於電池，但目前普遍使用的鋰離子電池儲能系統安裝成本高、有著起火風險，其中的聚丙烯和聚碳酸酯隔 …

電動車產業的關鍵在於電池，但目前普遍使用的鋰離子電池儲能系統安裝成本高、有著起火風險，其中的聚丙烯和聚碳酸酯隔膜也要花數百或數千年才能被自然分解；美國馬里蘭大學（University of Maryland）研究團隊利用蟹殼，製造出能替代鋰離子電池、可回收又具成本效益的鋅離子電池。

馬里蘭大學材料創新中心主任 Liangbing Hu 表示，論地殼含量的話，鋅顯然比鋰還要更豐富，且鋅離子電池也更便宜更安全；有別於傳統鋰離子電池易燃且帶有腐蝕性的液態電解質，團隊開發出新型安全的凝膠電解質，還利用蟹殼中的殼聚糖製作鋅離子電池的陽極。

殼聚糖是甲殼素的衍生產品，可以從真菌細胞壁、甲殼類動物的外骨骼和魷魚骨獲得甲殼素，甲殼素更常見於蝦、蟹等海鮮動物的殼，可以說是海鮮料理的廢棄物，基本上不用擔心材料來源。

根據團隊測試，搭配新電解質的鋅離子電池表現良好，除了可以防止晶枝生長，在 50 mAh/cm 高電流密度下，1,000 次充放電循環仍可維持 99.7% 效率。

也因為團隊的環保電池設計，三分之二的電池都可以被微生物分解，而殼聚醣電解質更可以在五個月內被完全分解，之後就能回收剩下來的鋅元素，不過當然，團隊還是希望未來鋅離子電池所有零件都可以被分解。（記者／白水堯）

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鋰離子電池優異的能源密度和循環穩定性，成為大眾廣泛選擇的能源儲存裝置，其市場預計將從2017年的300億美元， …

鋰離子電池優異的能源密度和循環穩定性，成為大眾廣泛選擇的能源儲存裝置，其市場預計將從2017年的300億美元，到2025年成長至1000億美元。但是大量生產和消耗鋰離子電池，會大幅增加環境成本和負擔，因為當中的原料要耗費上百年甚至上千年分解。

不過美國馬里蘭大學材料創新中心開發了一種鋅電池，經過1000次電池循環後，能源效率可達99.7%，可用於儲存風能以及太陽能，並傳輸到電網，而且最後有2/3的電池可進行生物分解，不會留下有害產物。原因就在電解質是從蟹殼中甲殼素萃取的殼聚醣做成，這是一種自然界含量最豐富的化合物，每年食品產業會有600萬至800萬噸的甲殼動物廢料，殼聚醣來源可說成本低廉又取之不盡。

許多電池使用高度易燃或腐蝕性化學品做電解質，不過殼聚醣鋅電池壽命結束，埋在土壤後五個月內就會由微生物自然分解，留下可回收的鋅，具有永續性和環保性。而且鋅原料比鋰、鈷等原料更豐富，對環境危害更小，也較不受供應鏈短缺影響。馬里蘭大學研究團隊表示，希望未來還能開發所有零件，甚至材料製作過程都是可生物分解的電池，為地球低碳為來盡一份心力。（編譯 ／Elisa）

原文出處：

https://interestingengineering.com/innovation/crab-shells-biodegradable-electrolytes-for-batteries

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