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最新研究:姜黃能夠幫助燃料電池變得更環保、更高效
2022年04月21日 發布 分類:技術前沿 點擊量:122
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姜黃是一種很常見的香料,我們在咖喱等烹飪食品中都能看到。最近有一項研究成果表示,它的提取物“姜黃素”可以產生出更安全、更高效的燃料電池。

姜黃素

姜黃素常見于熱帶植物姜黃根莖

這項成果是由克萊姆森納米材料研究所(CNI)的研究人員和來自印度 Sri Sathya Sai高等教育研究所(SSSIHL)合作發現的。若將姜黃素和金納米粒子結合起來就能制造出一種電極,這種電極所需的能量能夠減少100倍,從而有效地將乙醇轉化為電力。

燃料電池是一種通過化學反應而不是燃燒產生電能的發電裝置,常被用于為車輛、建筑物、便攜式電子設備和備用電源系統提供動力。雖然使用純氫作為燃料時僅產生熱量、電力和水,十分環保,但考慮到氫氣的儲存和運輸比較困難,目前還是以更安全、更容易運輸的乙醇燃料為主。

燃料電池結構圖

燃料電池結構圖

為了使乙醇燃料電池變得高效,科學家會在燃料電池中使用催化劑加速乙醇或其他原料被氧化的進程。目前燃料電池廣泛使用鉑作為催化劑,但鉑會產生一氧化碳等有毒反應中間體且很昂貴。

于是研究人員開始使用黃金作為催化劑。研究人員沒有使用常用的導電聚合物、金屬有機框架或其他復雜材料在電極表面沉積金,而是使用姜黃素,因為其結構獨特。姜黃素可被用來修飾金納米粒子以穩定它們,繼而在納米粒子周圍形成一個多孔網絡。研究人員只使用了比以往低100倍的電流便將姜黃素金納米顆粒沉積在電極表面,若沒有這些姜黃素涂層,金納米粒子就會發生團聚,它暴露于化學反應中的表面積也會變小。


在這幅圖中,乙醇由圖像頂部的綠色液滴代表,這些液滴與姜黃素包裹的金納米粒子相互作用,有效地產生能量(圖像底部的火花)

CNI的創始董事、理學院教授Apparao Rao說:“若失去姜黃素涂層,催化劑的性能會下降許多。我們需要這種涂層來穩定和創造納米顆粒周圍的多孔環境,方便它們在乙醇氧化方面發揮作用。”

據悉,這項成果對乙醇氧化有著重要意義。下一步研究人員將與工業合作伙伴合作以擴大這一成果,使之能真正地應用在燃料電池生產上。但這項研究也有可能會產生比改進燃料電池更廣泛的影響。Rao以前的學生Ventrapragada說,這種獨特的電極結構在未來可能也會在傳感器、超級電容等領域得到應用。

 

來源:phys.org

粉體圈Coco編譯

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