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最新研究:姜黄能够帮助燃料电池变得更环保、更高效
2022年04月21日 发布 分类:技术前沿 点击量:332
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姜黄是一种很常见的香料,我们在咖喱等烹饪食品中都能看到。最近有一项研究成果表示,它的提取物“姜黄素”可以产生出更安全、更高效的燃料电池。

姜黄素

姜黄素常见于热带植物姜黄根茎

这项成果是由克莱姆森纳米材料研究所(CNI)的研究人员和来自印度 Sri Sathya Sai高等教育研究所(SSSIHL)合作发现的。若将姜黄素和金纳米粒子结合起来就能制造出一种电极,这种电极所需的能量能够减少100倍,从而有效地将乙醇转化为电力。

燃料电池是一种通过化学反应而不是燃烧产生电能的发电装置,常被用于为车辆、建筑物、便携式电子设备和备用电源系统提供动力。虽然使用纯氢作为燃料时仅产生热量、电力和水,十分环保,但考虑到氢气的储存和运输比较困难,目前还是以更安全、更容易运输的乙醇燃料为主。

燃料电池结构图

燃料电池结构图

为了使乙醇燃料电池变得高效,科学家会在燃料电池中使用催化剂加速乙醇或其他原料被氧化的进程。目前燃料电池广泛使用铂作为催化剂,但铂会产生一氧化碳等有毒反应中间体且很昂贵。

于是研究人员开始使用黄金作为催化剂。研究人员没有使用常用的导电聚合物、金属有机框架或其他复杂材料在电极表面沉积金,而是使用姜黄素,因为其结构独特。姜黄素可被用来修饰金纳米粒子以稳定它们,继而在纳米粒子周围形成一个多孔网络。研究人员只使用了比以往低100倍的电流便将姜黄素金纳米颗粒沉积在电极表面,若没有这些姜黄素涂层,金纳米粒子就会发生团聚,它暴露于化学反应中的表面积也会变小。


在这幅图中,乙醇由图像顶部的绿色液滴代表,这些液滴与姜黄素包裹的金纳米粒子相互作用,有效地产生能量(图像底部的火花)

CNI的创始董事、理学院教授Apparao Rao说:“若失去姜黄素涂层,催化剂的性能会下降许多。我们需要这种涂层来稳定和创造纳米颗粒周围的多孔环境,方便它们在乙醇氧化方面发挥作用。”

据悉,这项成果对乙醇氧化有着重要意义。下一步研究人员将与工业合作伙伴合作以扩大这一成果,使之能真正地应用在燃料电池生产上。但这项研究也有可能会产生比改进燃料电池更广泛的影响。Rao以前的学生Ventrapragada说,这种独特的电极结构在未来可能也会在传感器、超级电容等领域得到应用。

 

来源:phys.org

粉体圈Coco编译

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