能源也称作能量资源，是指自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源，它对人类的文明有着巨大的影响。能源利用的每次飞跃，都引起生产技术的变革，从而推动社会生产力的发展。清洁能源的主要特征，是使用过程不排放污染物，是对环境友好的能源。就广义角度来说，清洁能源包括在生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源。本世纪以来，世界许多国家大力倡导和推广清洁、干净的新能源，以求在促进经济发展的同时加强环境保护，从而促使清洁能源领域的创新活动获得不少突破性的进展。国外在电池领域的研究，主要集中在高质量锂电池及其配套材料、高性能微型燃料电池、高效镍锌电池、纤维基导电聚合物电池。在氢能开发领域的研究，主要集中在利用太阳能、化学方法和生物方法制氢；制氢新装置，储氢新材料和新方法，建设利用氢能源的新设施。在生物质能开发领域的研究，主要集中在用含油或含糖植物制造生物燃料，用草类或藻类原料提取生物能源，用含纤维素和木质素植物制造生物燃料，用生产或生活废弃物制造生物燃料。同时，在太阳能、风能、核能、海洋能、地热、人车动能等清洁能源领域的研究开发，也取得了丰硕成果。
以下五篇文章，分别介绍国外清洁能源产业创新的进展情况，供有关方面参考。
电池领域的发明创造
一、锂电池方面的创新进展
1．研制高能量锂电池的新成果
⑴开发出能量密度提高三倍的碳纤维锂空气电池。2011年7月，麻省理工学院机械工程和材料科学与工程系杨绍红教授领导，该系研究生罗伯特·米切尔、贝塔·加兰特等人参加的一个研究小组，在《能源和环境科学》杂志上发表论文称，他们研制出一种新式碳纤维锂空气电池，其能量密度是现在广泛应用于手机、汽车中可充电锂离子电池的4倍。
2010年，该研究小组通过使用稀有金属晶体，改进了锂空气电池的能量密度。从理论上来讲，锂空气电池的能量密度大于锂离子电池，因为，它用一个多孔的碳电极取代了笨重的固态电极，碳电极能通过从漂过其上方的空气中捕获氧气来存储能量，氧气与锂离子结合在一起会形成氧化锂。
最新研究朝前迈进了一步，制造出的碳纤维电极，比其他碳电极拥有更多孔隙，因此，当电池放电时，有更多孔隙来存储固体氧化锂。
米切尔说：“我们利用化学气相沉积过程，种植了垂直排列的碳纳米纤维阵列，这些像毯子一样的阵列，就是导电性高、密度低的储能‘支架’。”
加兰特解释道，在放电过程中，过氧化锂粒子会出现在碳纤维上，碳会增加电池的重量，因此，让碳的数量最小、为过氧化锂留出足够的空间非常重要，过氧化锂是锂空气电池放电过程中形成的活性化学物质。
杨绍红表示：“我们新制造出的像毯子一样的材料，拥有90%以上的孔隙空间，其能量密度是同样重量的锂离子电池的4倍。而2010年我们已经证明，碳粒子能被用来为锂空气电池制造有效的电极，但那时的碳结构只有70%的孔隙空间。”
研究人员指出，因为这种碳纤维电极碳粒子的排列非常有序，而其他电极中的碳粒子非常混乱，因此，比较容易使用扫描式电子显微镜来观察，这种电极在充电中间状态的行为，这有助于他们改进电池的效能，也有助于解释为什么现有系统在经过多次充电放电循环后，性能会下降。但把这种碳纤维锂空气电池商品化还需进一步研究。
⑵着手研发单次充电可跑500公里的电动车锂电池。2012年6月，以色列一家网站报道，以色列正在抓紧开发，单次充电满足500公里行车能耗的锂电池，并把它作为新成立的国家电化学推进中心的主要研发任务。
两个月前，以色列成立国家电化学推进中心，它已获得1170万美元的国家财政预算支持。该中心由100名研究人员构成，被分成12个小组。他们分别来自特拉维夫大学、以色列科技学院、巴伊兰大学、艾瑞尔撒马利亚中心大学等4个学术机构。成立该中心的唯一目的，是研究和开发能够更加有效存储电能的新技术。
该研究中心主任、巴伊兰大学化学系多伦·乌尔巴赫教授称：“由于政治上的原因以及将来的短缺问题，石油没有未来。政治家的心态已经发生变化，这种变化已经渗透到汽车行业，最后到电池生产商。他们都希望采用电动汽车。事实上，如今电动汽车已经能够行驶150公里，这对于一般的以色列人已经足够，但他们仍然想要增加电动汽车的行驶里程。”
乌尔巴赫解释说：“现代电化学学科的最大成功，是发明可充电的锂离子电池。这是适合电子设备的好电池，但对于一辆汽车而言，可能需要许多这样的电池才行。如今，Better Place在其电动汽车上，所使用的电池重达300公斤，足以满足电动汽车行驶150公里的能耗。我们的目标是在不增加重量和体积的前提下，增加其存储电量。”
电动汽车生产商经常会遇到的一个问题，是电池放电速度受限，换言之，电池必须在更短时间内释放更多电能，这是电动汽车提速所需的。因此，该中心正在努力开发超级电容器，可以在预定时间内供应所需的能量。
这些电容器，能够为电能存储提供一套解决方案。高端先进的电池，可以减少对用于生产电能的石油、煤及天然气的依赖性。太阳能和风能无法持续供应大量电能，这意味着能量存储，是可再生能源发展中的主要挑战之一。
⑶能量密度为传统电池4倍的全固态锂硫电池。2013年6月，美国能源部下属的橡树岭国家实验室梁诚督领导的一个研究小组，在德国《应用化学》国际版上发表研究成果称，他们设计出了一种全新的全固态锂硫电池，其能量密度约为目前电子设备中广泛使用的锂离子电池的4倍，且成本更低廉。
梁诚督表示：“新电池中用到的电解质也是固体，这种设计思路，完全颠覆了，已延续150年到200年的，两个电极加一堆电解液的固有电池概念，也解决了其他化学家一直担心的易燃问题。”
几十年来，科学家们一直很看好锂硫电池，它比锂离子电池效率高且成本低。但寿命短是其最大弱点，因此一直未被商用。另外，电池内使用液体电解质也成为科学家们的桎梏。一方面，液体电解质，会通过溶解多硫化物，从而帮助锂离子在电池中传导。但不利的是，这一溶解过程会使电池过早地被损坏。
现在，该研究小组的新设计方法，清除了这些障碍。首先，他们合成出一种富含硫的新物质，并把它作为电池的阴极。它能传导锂离子和传统电池阴极中使用的硫金属锂化物，随后，再把它与由锂制成的阳极以及固体电解质结合在一起，制造出这种能量密度大的全固态电池。
梁诚督表示：“电解质由液体变成固体这一转变，消除了硫溶解的问题，而且，由于液体电解质容易同锂金属发生反应，所以，新电池使用固体电解质后安全性也更高。另外，新锂硫电池中使用的硫，是处理石油后剩下的副产品，来源丰富且成本低廉，也能存储更多能量，这就使新电池具有成本低廉、能量密度大等优点。”
测试结果表明，新电池在60℃的温度下，经过300次充放电循环后，电容可以维持在1200毫安小时/克，而传统锂离子电池的平均电容为140至170毫安小时/克。梁诚督表示，因为锂硫电池携带的电压，为锂离子电池的一半，平均电容为其8倍，所以，新电池的能量密度约为传统锂离子电池的4倍。
尽管新电池仍然处于演示阶段，但研究人员希望尽快将这项研究，由实验室推向商业应用，他们正在为此技术申请专利。
⑷研制出一种廉价高功率的锂硫电池。2014年6月4日，物理学家组织网报道，一种工业废品、一点塑料，再加上不太高的温度，或许就是引爆下一个电池革命的导火线。美国国家标准与技术研究所材料科学家克里斯托弗·索尔斯、亚利桑那大学的化学家杰弗里·佩恩等人，与韩国首尔国立大学研究人员一起组成一个研究小组，他们把几种材料混合在一起，研制出一种廉价、高功率的锂硫电池。
研究人员表示，新电池的性能可与目前市场上占主流的电池相媲美，而且，经过500次充放电循环后功能无损。过去数十年来，锂离子电池的能量密度不断提高，广泛应用于智能手机等领域。但锂离子电池需要笨重的阴极(一般由氧化钴等材料制成)，来“收纳”锂离子，限制了电池能量密度的进一步提高。这意味着，对诸如长距离电动汽车等，需要更大能量密度的应用来说，锂离子电池有点力不从心。
因此，科学家们将目光投向了锂离子电池更纤瘦的“表妹”，即锂硫电池身上，后者的阴极主要由硫制成。硫的“体重”仅为钴的一半，因此，同样体积的硫收纳的锂离子数为氧化钴的两倍，这就使得锂硫电池的能量密度为锂离子电池的数倍。
但硫阴极也有两大劣势：首先，硫容易与锂结合，形成的化合物会结晶；其次，不断的充放电循环使硫阴极容易破裂，因此，一块典型的锂硫电池经过几次循环就成了无用之物。
据报道，在最新研究中，为了制造出稳定的硫阴极，研究人员将硫加热到185℃，将硫元素由8个原子组成的环路融化成长链，随后，他们让硫链同二异丁烯混合，二异丁烯让硫链连接在一起，最终得到了一种混合聚合物。他们把这一过程称为“逆向硫化”，因为它与制造橡胶轮胎的过程类似，关键的区别在于：在轮胎中，含碳材料会聚集成一大块，硫则点缀其中。
研究人员解释道，添加二异丁烯使硫阴极不那么容易破碎，也阻止了锂硫化合物结晶。研究表明，硫和二异丁烯的最佳混合为二异丁烯占总质量的10%到20%。如果太少，无法保护阴极；如果太多，电化学性能不活跃的二异丁烯会降低电池的能量密度。
测试表明，经过500次循环后，电池的能量密度仍为最初的一半多。佩恩表示，其他还处于实验阶段的锂硫电池也有同样的性能，但其制造成本高昂，很难进行工业化生产。索尔斯表示，尽管如此，这种锂硫电池短期内也不会上市，硫暴露在空气中很容易燃烧，因此，任何经济可行的锂硫电池都需要经过非常严苛的安全测试，才能投放市场。
⑸研制成性能优异的“沙基锂离子电池”。2014年7月，美国加州大学河滨分校在读研究生扎卡里·费沃斯主持的一个研究小组，在《自然·科学报告》杂志上发表论文称，他们开发出一种新型锂离子电池，其性能和使用寿命，比普通锂离子电池高出三倍以上。更让人称奇的是，制造这种电池所需的主要原料，既不是什么“高大上”的石墨烯，也不是什么稀有珍贵的化合物，而是普通得不能再普通的沙子。研究人员称，新技术有望打破，目前智能手机等电子产品所面临的电池瓶颈，让一天一充成为历史。
费沃斯称，他是半年前在加州圣克莱门特的一处海滩边冲浪时，萌生用沙子制造电池这一灵感的。他的主要研究方向，是为个人电子产品和电动汽车开发出性能更好的锂离子电池，当时正在为新型电池寻找理想的阳极材料。
目前，绝大多数的锂离子电池都采用石墨作为阳极，但是随着科技的进步，石墨作为阳极的潜能几乎已经被开发殆尽。不少科学家都开始寻找更好的替代材料，其中纳米尺度的硅就是重要的一种。但随后人们发现，传统方法制造出的纳米硅极易发生降解，且难以大规模生产，无法满足电池商业化生产的需要。
费沃斯希望由石英和二氧化硅构成的沙子，能帮助他解决这两个难题。他把沙子带回了实验室，将它们研磨成纳米尺度大小，随后又进行了一系列纯化步骤，这些沙子逐渐从棕色变为了明亮的白色，就像绵白糖一样。而后，他又将盐和镁以同样的方法进行研磨，再将这三种物质混合起来进行加热。在加热的过程中盐和镁能够帮助石英去除氧，得到纯纳米硅。而让他惊喜的是，与传统工艺生产出的纯硅不同，这种纯纳米硅具有海绵一样的3D多孔结构，且极为稳定。这种多孔结构，已经被证明是提高纳米硅电池性能的关键。
实验显示，用这种纳米硅电极制成的新型电池，可将目前电动汽车的预期寿命提高至少三倍以上。而如将其用于智能手机电池，则有望将一天一充变成三天一充。目前，费沃斯研究小组正在试图用沙子生产出更多的纳米硅，并计划为手机等移动电子设备，制造出体积更小容量更大的电池。
2．开发高质量锂电池配套材料的新成果
⑴开发可延长锂电池寿命的复合材料。2011年2月11日，美国物理学家组织网报道，新加坡科学技术研究局化学工程研究所的研究小组，研发出一种可减少电极退化的新技术，进而可延长锂离子电池的使用寿命和容量保持率。
该技术，使用了一种豌豆荚结构的复合材料。这种材料，由氧化钴（四氧化三钴）纳米颗粒（类似于豌豆荚中的豌豆），与纳米碳纤维（类似于覆盖在豌豆外的豆壳）组成。氧化钴纳米颗粒，作为活性材料来存储锂离子，四周的中空碳纤维，则可以起到保护氧化钴颗粒防止其断裂的作用。此外，这些碳纤维，还扮演着从纳米粒子中传导电子的角色。
由于与目前传统的阳极材料（如锡）相比，氧化钴具有更强的离子吸附和保持能力，它被认为是极富潜力的阳极材料。此外，氧化钴能很容易地，转化为已进入商业化应用的阴极材料——氧化钴锂。
研究人员为制造这种豆荚结构材料，首先在充满惰性气体的密闭空间内，以700℃的温度，对表面附着有聚合葡萄糖的粗制碳酸钴进行加热，而后再把它放置在空气中，以250℃的温度加热。电子扫描显微镜显示，这种结构的复合材料，在结构上十分整齐，其长度大都是几个微米，直径一般在50纳米左右。
由这种豌豆荚结构复合材料制成的电极，能显著提升锂离子电池的电池容量和储电能力，实验发现在经过50次充放电循环后，由其制成的电池仍具有91%的容量。
研究人员称，除在锂离子电池领域的应用前景外，这种豆荚结构复合材料本身，就是一个成就，因为该技术首次实现了将具有磁性的纳米颗粒，嵌入到中空的碳纤维之中。这种“纳米颗粒胶囊”技术，可以推广到多个领域，如基因工程、催化、气体探测、电容以及磁性材料制造等。
⑵开发出稳定的锂电池金属锂阳极。2014年7月，美国斯坦福大学，材料科与工程学院教授崔毅领导，正在崔毅实验室工作的郑广元博士等人参加的一个研究小组，在《自然·纳米技术》杂志上发表论文称，锂阳极由于能使电池具备极高的能量密度，被誉为电池设计制造业的“圣杯”，几十年来，一直都是科学家们孜孜以求的目标。日前，他们已经制造出稳定的金属锂阳极电池，向这一目标迈出了一大步。研究人员认为，新研究有望让超轻、超小、超大容量的电池成为现实，可穿戴设备、手机以及电动汽车或都将因此受益。
崔毅说，在所有能用来制造电池阳极的材料中，锂最有潜力，它非常轻又具有非常高的能量密度，有望让质量轻、体积小的电池具备更大的容量。但制造锂阳极却是一件非常困难的事情，以至于不少科学家在坚持多年后不得不放弃。
目前，制造锂阳极至少需要面临两个挑战：
一是锂在充电时出现的膨胀现象。在充电时，锂离子会聚集起来发生膨胀。所有的阳极材料，包括石墨和硅在内都会发生膨胀，但不会像锂这么明显。相对于其他材料，锂的膨胀“几乎是无限”的。非但如此，这种膨胀还是不均匀的，会造成凹坑和裂缝。这些裂缝会使宝贵的锂离子从中逸出，形成毛发或苔藓状生长。这会导致电池短路，严重缩短其使用寿命。
二是锂阳极在与电解质接触后具有很高的活性。这会消耗电解质并缩短电池寿命。由此产生的一个附加问题是，当它们接触时还会发热。而过热就会出现燃烧甚至爆炸，因此，这是一个严重的安全问题。
郑广元说：“虽然如此困难，我们还是找到解决问题的办法。”为了解决这些问题，研究人员用碳为锂阳极制造了一个名为“纳米球”的纳米保护层。这些纳米球保护层从外形上看起来很像蜂窝，可弯曲且化学性质稳定，单个厚度只有20纳米。
崔毅指出，这种纳米球由无形碳制成，不但具有很好的化学稳定性，还有很好的强度和柔性。它能防止其中的锂与电解质接触，并具备一定的机械强度，能够承受锂阳极在充电过程中出现的膨胀现象。
在技术方面，纳米球能大幅提高电池的库仑效率(也叫充放电效率)，即在一定的充放电条件下，放电时释放出来的电荷与充电时充入的电荷百分比。一般情况下，为了达到日常使用需要，电池应能达到99.9%以上的充放电效率。
实验显示，未受保护的锂阳极可以达到96%的充放电效率，在100次充放电循环后，只能达到50%，显然是不够的。而斯坦福团队的新型锂电极在充放电150次后，充放电效率还能保持在99%。对电池充放电效率而言，99%与96%之间的差异是巨大的。
崔毅说：“虽然目前还没有达到99.9%的目标，但我们正在慢慢接近，并且与先前的技术相比，新设计已经实现了巨大的跨越。随着研究的进一步深入和新型电解质的采用，我们相信成功就在眼前。”
我们一直在追求强大的电池，并将希望寄托在最有潜力的锂身上。正当全世界的科学家都在试图突破锂电池自身发展的局限时，该研究小组为它穿上一件纳米材料的“外衣”。这项富有创意的新尝试，不仅弥补了传统锂电池的缺陷，还为提高电池充放效率做出卓越贡献。随着小型化设备的日益增多，我们期待这项新技术助力金属锂阳极电池风生水起，让未来电池不仅使用安全，而且更轻、更小、续航力更持久。
二、燃料电池方面的新进展
1．研制燃料电池的新成果
⑴研制出高性能微型燃料电池。2005年10月，《联合早报》报道，新加坡南洋理工大学机械与生产工程学院，副教授曾少华领导的研究小组，开发成功一种高性能微型燃料电池，它以环保物质为燃料，可以长时间提供电力，而且不会对环境造成破坏。
该研究小组研制出一种催化剂，可以很好地控制硼氢化钠溶液产生氢气的过程。在掌握了这一重要过程后，他们使氢气通过自己设计的高性能微型燃料电池产生电力。这种利用硼氢化钠产生电力的微型燃料电池，性能持久，一般干电池用在遥控玩具车上，或许只能维持15分钟，但是这种高性能微型燃料电池，只需10毫升的硼氢化钠溶液，就可以驱动遥控玩具车不停地跑动长达90分钟。
这种微型燃料电池提供的电力不超过5瓦特，大小和现有的干电池差不多，所以可供数码相机、手机、音乐播放器等轻型电器使用。
⑵开发用于海洋运输业的燃料电池。2007年8月，有关媒体报道，海洋运输业拥有庞大的航运量，是最大的待开发绿色运输市场。同时，轮船燃料消耗量很大，其二氧化硫排放量是公路柴油车的700倍。
燃料电池引擎是通过化学过程产生电力，而不是通过燃烧过程。虽然成本比柴油发动机高出6倍，但是效率可以提高50%，而且更加清洁，因而弥补了燃料成本上的不足，削减了污染成本。
燃料电池不含移动部件，维修、维护条件并不苛刻，完全可以成为一个安静、稳定的内部组件。为此，欧洲一些企业正在着手开发用于海洋运输业的燃料电池。这些公司，希望近年运输船上能安装清洁的燃料电池引擎，并在未来25年内更广阔地拓展其在海洋运输业的应用。
目前，从事海洋运输业燃料电池开发和应用项目的，主要有德国发动机制造商、芬兰的船舶和工业引擎制造商、挪威航运集团等。
⑶研发出天然气燃料电池系统。2011年1月，芬兰国家技术研究中心发布公报说，该中心研发出独特的燃料电池系统，能够以天然气为燃料并网发电。其独特性在于，利用10千瓦级的单个平板式固体氧化物燃料电池堆，来生产电能。
单个燃料电池功率有限，为增强其实用性，研究人员把若干个燃料电池以串联、并联等方式，组装成燃料电池堆。平板式固体氧化物燃料电池堆，是一种形似“多层夹心饼干”的组装结构。
芬兰国家技术研究中心的专家介绍说，他们在两个月前，首次把10千瓦级的单个平板式固体氧化物燃料电池堆，组装成系统，并在实际运行条件下进行测试。
该中心指出，提高单个燃料电池堆的功率，可为将来建造大规模固体氧化物电池发电厂创造条件。目前市场上单个平板式燃料电池堆的功率多为0.5千瓦到数千瓦，如果要用燃料电池技术建造一座发电厂，就需要很多燃料电池堆，加上组装、维护和管理，成本很高。提高单个平板式燃料电池堆的功率可减少这种新型发电厂的建设和维护成本。
⑷研制出可生物降解的高能糖燃料电池。2014年1月21日，美国弗吉尼亚理工大学工程学院，生物系统工程副教授帕西瓦尔·张领导的一个研究小组，在《自然·通讯》杂志上报告说，他们开发出一种电池，以糖为能源提供电力，能量密度达到前所未有的水平，继续发展有望替代传统电池成为一种廉价的、可充电而且可生物降解的电池。
帕西瓦尔·张表示，虽然现在也有其他糖电池，但他们的糖电池能量密度比以前的高出一个数量级，在充电之前运行的时间更长。预计三年后，这种糖电池将能为手机、平板电脑、视频游戏和大量其他电子器材供电。
张说：“糖是自然界一种绝佳的、储存能量的混合物。所以，仅从逻辑上讲，我们也要努力利用这种天然能量，以一种环保的方式来生产电池。”
据美国环保署称，仅在美国，每年就有数十亿的有毒电池被扔掉，给环境和人体健康带来很大威胁。这种糖电池有望帮人们减少填埋数十万吨的电池。
这种糖电池利用了一系列酶，这些酶以一种自然界没有的方式组合在一起。研究小组构造了一种非天然式的合成酶路径，能从糖里面获取所有的电荷势能，在一个小小的酶燃料电池中产生电流。传统电池通常是用昂贵的铂金作催化剂，而他们用的是低成本的生物催化酶。张说：“通过一种酶流注，我们能把糖溶液中的所有电荷缓慢地、一步步地释放出来。”
就像所有其他燃料电池一样，糖电池也是一种联合燃料。研究人员用的是麦芽糊精和空气产生电流和水，麦芽糊精是一种多聚糖，由淀粉部分水解形成，水是主要副产品。
研究人员还指出，糖电池和氢燃料电池、直接的甲醇燃料电池不同，糖溶液燃料不会爆炸、燃烧，能量存储密度更高。制造这种电池的酶和燃料还能生物降解。此外，糖电池还能再次充电，在其中加入糖就像给打印机的墨盒装入墨水一样。
⑸开发出低温生物质燃料电池。2014年2月，美国佐治亚理工学院，化学与生物分子工程学教授邓玉林领导的一个研究小组，在《自然·通讯》杂志上发表论文称，他们开发出一种直接以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池，只需借助太阳能或废热就能将稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转化为电能，能量密度比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍。
尽管以甲醇或氢驱动的低温燃料电池技术得到长足发展，但由于聚合材料缺乏有效的催化系统，低温燃料电池技术，一直无法直接使用生物质作为燃料。新研究中，研究人员开发出的这种新型低温燃料电池，能够借助太阳能或热能激活一种催化剂，直接将多种生物质转化为电能。
这种技术，在室温下就能对生物质进行处理，对原材料的要求极低，几乎适用于所有生物质，如淀粉、纤维素、木质素，甚至柳枝稷、锯末、藻类以及禽类加工的废料，都能被用来发电。如果缺乏上述原料，水溶性生物质或悬浮在液体中的有机材料，也没有问题。该设备，既可以在偏远地区以家庭为单位小规模使用，也可以在生物质原料丰富的城市大规模使用。
生物质燃料电池的研究面临的难题是，具有碳—碳链的生物质，不易通过常规的催化剂，哪怕是昂贵的贵重金属催化剂分解。为了解决这个问题，科学家研制出微生物燃料电池，利用微生物和酶来分解生物质。但这种方法的缺点是：微生物和酶只能选择性地分解某些特定类型的生物质，对原料的纯度要求较高。
邓玉林研究小组通过引入外界能量，来源来激活燃料电池的氧化还原反应。在新系统中，生物质原料被磨碎后与一种多金属氧酸盐催化物溶液相混合，之后被置于阳光或热辐射下。作为一种光化学和热化学催化剂，这种多金属氧酸盐既是氧化剂也是电荷载体。在光辐射或热辐射下，它会使生物质发生氧化，将生物质的电荷运送到燃料电池的阳极，而电子则会被输送到阴极，在阴极进行氧化反应，通过外电路产生电流。邓玉林表示，如果只是在室温中把生物质和催化剂混合，它们将不会发生反应。但一旦将其暴露在光或热中，反应就会马上开始。
实验显示，这种燃料电池的运行时间长达20小时，这表明多金属氧酸盐催化剂，能够再利用而无需进一步的处理。研究人员报告称，这种燃料电池的最大能量密度，可达每平方厘米0.72毫瓦，比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍，接近目前效能最高的微生物燃料电池。邓玉林认为，在对处理过程进行优化后应该还有5倍到10倍的提升空间，未来这种生物质燃料电池的性能，甚至有望媲美甲醇燃料电池。
邓玉林说：“新技术一个重要的优点就是，它能够在一个单一的化学过程中，完成生物降解和发电。太阳能和生物质能源，是当今世界重要的两种绿色能源，我们的系统把它们结合在一起产生电力，同时也减少了对化石燃料的依赖。”
2．研制燃料电池的新技术
开发提高燃料电池效益的铂分解技术。2013年6月，加拿大西安大略大学的孙学良和岑俊江主持，麦克马斯特大学、加拿大光源中心同步加速器和巴拉德动力系统公司研究人员参加的一个研究小组，在《自然》杂志的网络版上发表研究成果称，他们发现，把昂贵的铂金属分解成纳米粒子（甚或是单个原子）可制造出更低成本的燃料电池。
研究人员表示，通常用作催化剂的铂金属是非常昂贵的，但其只有表面的原子可起作用。表面之下的其他原子不具有作为催化剂的功能，铂的有效利用率只有10%至20%。通过分散铂金属的方式，可大大提高每个原子的使用效率。于是，他们开发出一种利用原子层沉积的新方法。这种表面科学技术可用于对化合物进行沉积，创建单原子催化剂。
加拿大光源中心的同步辐射和超高分辨率透射电子显微镜，在跟踪铂的化学特性及其表现方面发挥了很大的作用，说明该技术已基本可把铂分解成“尽可能小”的部分，从而使其表面积得到最大化。
加拿大光源中心产业科学部主任杰夫·卡特勒称，科学家已利用加拿大光源中心的硬X射线显微分析光束，确认了这些成果。加拿大光源中心同步加速器，是全球从事纳米材料研究的最佳设施之一，而巴拉德动力系统公司则是顶尖的燃料电池企业。强强合作是成功研发下一代燃料电池的关键。
巴拉德动力系统公司首席研究科学家叶思宇则称，以更有效的方式使用铂材料，可使燃料电池更具有成本效益，从而大大拓宽其商业化前景。
三、其他电池方面的创新进展
1．研制其他金属电池的新成果
⑴开发出高效镍锌电池。有关媒体报道，法国与西班牙两国研究人员联合组成的一个研究小组，在为电动滑板车开发一种新型充电电池的过程中，研制出经济可行的高效镍锌充电电池。
这种电池长期以来就具有代替传统镍镉电池的潜力，因为镍锌电池不仅能够提供足够的电力，而且在保护环境上也具有相当的优势，然而，锌电极的不稳定性将重复充电次数限制到了20次。该项目小组的研究人员，最终克服了这一难题，并且可以生产出安全的镍镉电池替代品，同时重复充电次数能够达到1000次以上。
据悉，研究人员将一种由西班牙合作研究者研制的新型导电陶瓷，研磨成细末，然后加入到电极中，阻止了能够引起导电性衰减和短路现象的锌合成物的产生，成功地使锌电极保持在稳定状态。
⑵开发出低成本高性能的镁蓄电池。2014年7月，日本京都大学内本喜晴教授领导的一个研究小组，在英国《科学报告》杂志网络版上报告说，他们利用镁开发出一种蓄电池，与锂电池相比，其充电量和放电电压更高，而成本则低得多。
如今的智能手机和笔记本电脑中广泛应用锂电池，不过锂是稀有金属，其价格较高且耐热性较差。日本研究人员说，镁与锂相比有多种优点，比如锂的熔点约为180℃，而镁的熔点高达约650℃，因而更为安全，镁的蕴藏量也比锂丰富得多。
不过，开发镁电池也面临一些技术困难，例如此前一直没找到合适的正极材料，同时也缺乏能帮助稳定充电和放电的电解液。
内本喜晴研究小组发现，使用一种铁硅化合物作为电池正极，以一种含乙醚的有机溶剂作为电解液，可以制作出镁蓄电池。这种电池的充电量达到了锂电池的1.3倍，其放电的电压也比锂电池高了2伏特，并且实现了稳定的充放电，其材料费用却只有锂电池的约10%。
研究小组认为，通过改良这种镁蓄电池的电解液，还能进一步增加充电量。研究人员正准备进一步开展研究，缩小镁蓄电池充电和放电时的电压差，减少能量损失，以早日达到实用化。
2．研制纤维基导电聚合物电池的新成果
用海藻纤维素研制出薄型电池。2009年10月，瑞典乌普萨拉大学的阿尔伯特·米兰因博士领导的研究小组，在《纳米快报》杂志上报告成果消息说，他们用海藻的纤维素研制出一款薄型电池，它像纸一样纤薄、柔韧而轻巧，可在几秒内完成充电，而且充放电100次后的性能也不会出现较大的损耗。
通常电池都是依靠电化学反应工作，每一个电池包含阴极和阳极两个电极，这两个电极浸没在电解液中。目前，广泛应用于手机和手提电脑中的锂电池的阳极由碳组成，阴极由氧化锂钴组成，其溶在含有锂盐的有机电解液中。当电池被通上电时，电子朝阴极进发，迫使带正电的锂离子远离阴极，进入阳极，当电池放电时，电流让锂离子离开阳极返回到阴极。
瑞典研究小组发明的电池，由海藻中提取的纤维素制成。这种纤维素的纤维，比树木或者棉花中提取的纤维素更加纤细，会使电池的表面积更大，使其能够存储更多电荷。然而，纤维本身并不能导电，该研究小组使用一种常见的导电聚合物聚吡咯，来包住纤维。聚吡咯通常为无定型黑色固体，不溶不熔，在200℃时会分解，能导电。研究人员把它浸入海藻纤维中，产生了一个能够导电的混合物。接着，他们在这种合成物中，制造出新电池的两极，用浸过盐水的滤纸作为电解质。
这种新型电池，由两个纤维素电极及夹在其间浸过盐水的滤纸构成，看起来就像一个三明治，两个纤维素电极位于两块载玻片之间。两极上附有铂带与外界形成导电接触。在聚吡咯内发生的化学变化存储和释放电量，分子在其中，以氧化状态和还原状态两种形式存在，当这两种状态的分子形成回路时，即产生电流。
目前，海藻电池的效率，只有锂离子电池的1/3，虽然不能取代锂电池，但也能占领不宜使用锂电池的市场，它现在用作带有小型无线电装置的行李标签，便于行李监管者根据其发出的信号追踪到行李的位置；也用作“智能”包装材料，比如带电子显示屏的包装盒。此外，还有一项重要用途是，为刚刚研制成功的纸基晶体管组件充电。
