美国大学用菠菜制备催化剂 为燃料电池提供动力

来源:未知 作者:admin 发表于:2020-10-13 21:16  点击:
盖世汽车讯 据外媒报道,美国大学(American University)化学系研究人员发现,菠菜还具有帮助燃料电池充电的潜力。当菠菜从叶状可食用形态转化为碳纳米薄片时,可在燃料电池和金属空气

盖世汽车讯 据外媒报道,美国大学(American University)化学系研究人员发现,菠菜还具有帮助燃料电池充电的潜力。当菠菜从叶状可食用形态转化为碳纳米薄片时,可在燃料电池和金属空气电池中充当氧还原反应的催化剂。

(图片来源:phys.org)

氧还原反应是燃料电池和金属空气电池中的两种反应之一,并且反应速度通常较慢,从而限制能量输出。研究人员早就知道,某些碳材料可以催化该反应。但是,碳基催化剂的性能并不总是和传统铂基催化剂一样好或更好。研究人员希望,利用现有自然资源,找到一种廉价、毒性较低的制备高效催化剂的方法。他们用菠菜解决了这个难题。

该校化学教授 Shouzhong Zou表示:“这项工作表明,可以利用自然资源制造可持续性催化剂,用于氧还原反应。”研究人员称:“菠菜是一种可再生的生物质,我们测试的方法可以用菠菜生产高活性碳基催化剂。事实上,我们认为在活性和稳定性方面它都优于商用铂催化剂。在氢燃料电池和金属空气电池中,这种催化剂具有潜在应用前景。”

催化剂能够加速氧还原反应,产生足够的电流和能量。该研究的实际应用包括燃料电池和金属空气电池,它们为电动汽车和各种军用装备提供动力。研究人员尝试从植物或植物产品(如蒲草或水稻)中提取催化剂,并在实验室和原型方面取得进展。此项研究首次展示,菠菜可以作为原料制备氧还原反应催化剂。菠菜之所以被选中,是因为它能在低温下生存,常见且易生长,并且富含铁和氮,而铁和氮是这类催化剂必不可少的。

研究人员制备并测试了这种由菠菜衍生的碳纳米片催化剂。碳纳米薄片就像一张厚度为纳米级的纸,比人的一根头发还薄一千倍。为了制造纳米薄片,研究人员对菠菜进行多步处理,包括高低科技方法,如清洗、榨汁和冷冻干燥,用研钵和杵手动将其研磨成细粉,并在生成的碳纳米薄片中添加额外的氮气以改善其性能。测量结果显示,菠菜衍生催化剂的性能优于铂基催化剂。铂基催化剂价格昂贵,而且随着时间流逝会失去效力。

研究人员下一步将把实验室模拟催化剂置入原型设备中,比如氢燃料电池,以观察其表现,并通过其他工厂开发催化剂。同时,降低能源消耗,提高可持续性。

 

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