海水電解有了新進(jìn)展

氫氣是一種清潔能源，電解水制氫是最高效的制氫方法之一。目前比較成熟的電解水制氫需要淡水作為原料，但地球上的水資源中大約96%都是海水，那能不能用海水來制氫呢？

由于海水成分復(fù)雜，尤其是海水中的氯離子對電極陽極腐蝕嚴(yán)重，容易損壞設(shè)備，故長久以來無法滿足大規(guī)模工業(yè)化的要求。近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所團(tuán)隊(duì)在海水電解方面有了新進(jìn)展。

研究人員受“同電荷排斥”啟發(fā)，提出了“同離子排斥”的策略，通過在電極表面構(gòu)筑氯化銀層，對溶液中的氯離子產(chǎn)生排斥，從而對陽極進(jìn)行保護(hù)。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過處理的陽極可以有效排斥附近溶液中的自由氯離子，從而減輕氯離子對陽極的腐蝕作用，大大提高了陽極電解水的穩(wěn)定性，延長了電極的壽命。進(jìn)一步對比實(shí)驗(yàn)顯示，經(jīng)過處理的陽極在堿性海水中可以實(shí)現(xiàn)超過5000小時(shí)的穩(wěn)定工作。

這項(xiàng)研究解決了海水電解制氫技術(shù)中的重要問題，為商業(yè)化應(yīng)用提供了新的可能性。這項(xiàng)研究成果于近日發(fā)表在《先進(jìn)材料》期刊上。

用廢棄牛奶造肥料

在過去的幾十年里，全球?qū)εＤ痰男枨罅恐鹉暝黾樱c之相伴而來的是廢棄牛奶處理量的不斷攀升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，全世界總共生產(chǎn)了約10億噸原奶，其中有六分之一被浪費(fèi)。當(dāng)前對廢棄牛奶的處理以直接傾倒為主，這可能會給生態(tài)系統(tǒng)帶來威脅，也是一種資源浪費(fèi)。

近日，中國東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的蔡冬清團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種非生物工藝，可將廢牛奶轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)納米肥料。研究人員首先使用氫氧化鉀活化過硫酸鹽技術(shù)，將廢牛奶轉(zhuǎn)化為類黃腐酸和類腐殖酸，而后將該產(chǎn)物與凹凸棒石（一種礦物）混合，以獲得緩釋（緩慢非恒速釋放）的納米類黃腐酸肥料。

結(jié)果顯示，在盆土中添加這種納米肥料可顯著提高鷹嘴豆的產(chǎn)量，促進(jìn)植物根系生長。該研究為廢棄牛奶的回收再利用提供了新的方向。

這一成果于近日發(fā)表在《自然·通訊》期刊上。

無需電池的水質(zhì)檢測機(jī)器人

水是生命之源。對環(huán)境水質(zhì)和病原體污染進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以有效控制食源性疾病的擴(kuò)散，保護(hù)公眾健康。近日，香港城市大學(xué)聯(lián)合北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)等設(shè)計(jì)出一種不用電池的小型無線軟體電磁游泳機(jī)器人（soft electromagnetic swimmer，SES），能在水環(huán)境中完成多種監(jiān)測任務(wù)。

SES長5.3厘米，寬3.2厘米，總重5.3克，整體呈水滴狀，通過射頻供電，其長約1.3厘米的“尾巴”可以靠共振上下擺動，驅(qū)動檢測系統(tǒng)運(yùn)動。SES能實(shí)時(shí)檢測水質(zhì)和病毒污染，并把數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)的用戶界面。該研究為就地檢測水質(zhì)提供了新方法。

相關(guān)論文于近日發(fā)表在《科學(xué)·進(jìn)展》期刊上。

一種新型黏性水凝膠

修復(fù)受損身體組織的材料需要能夠緊密貼合組織，并適應(yīng)不規(guī)則形狀，同時(shí)還要能夠促進(jìn)細(xì)胞生長。傳統(tǒng)的治療方法，比如肉眼可見大小的補(bǔ)片等，其緊密貼合并適應(yīng)受損組織不規(guī)則形狀的能力有限。近日，美國芝加哥大學(xué)的田博之、岳繼平團(tuán)隊(duì)與美國伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作，展示了一種會釋放藥物顆粒的水凝膠，有望用于一系列醫(yī)學(xué)診斷和治療，包括加速皮膚創(chuàng)傷修復(fù)、治療潰瘍性結(jié)腸炎，甚至促進(jìn)心臟組織再生等。

這種水凝膠在人體組織等生物界面上會演變?yōu)獒尫潘幬锏念w粒，緊密貼合在待修復(fù)的受損組織表面，例如皮膚、腸道內(nèi)壁、心肌等，強(qiáng)化受損組織的黏合。這種材料的一大優(yōu)勢是能表現(xiàn)出多種形態(tài)，以各種形式應(yīng)用于不同領(lǐng)域、適應(yīng)不規(guī)則形狀。除了修復(fù)受損組織，這一材料還可以與易碎的生物電子元件組合，制成堅(jiān)固的心電記錄裝置，增強(qiáng)薄膜生物電子器件的操控性。

這項(xiàng)研究于近期刊登在《自然·化學(xué)工程》期刊上。

欄目責(zé)編：韋 力