不必再糾結(jié)氫！“姜黃素+黃金”解鎖乙醇燃料電池 更環(huán)保且高效

姜黃，一種在大多數(shù)廚房中都能找到的香料，但其含有一種提取物，可以用于制造更安全、更高效的燃料電池。

美國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)的合作者發(fā)現(xiàn)了一種將姜黃素(姜黃中的物質(zhì))和金納米粒子結(jié)合起來的新方法，他們制造出了新型納米復合材料，讓電極可以充放電100多次，可以有效地將乙醇轉(zhuǎn)化為電能。

雖然研究團隊必須做更多的測試，但這一發(fā)現(xiàn)使取代氫作為燃料電池原料的工作更近了一步。

“在堿性介質(zhì)中醇氧化的所有催化劑中，我們制備的催化劑是迄今為止最好的，”CNI的創(chuàng)始主任兼理學院的RA Bowen物理學教授Apparao Rao說。

燃料電池通過化學反應而不是燃燒來發(fā)電。它們被用于為車輛、建筑物、便攜式電子設備和備用電力系統(tǒng)提供動力。

氫燃料電池效率高，不會產(chǎn)生溫室氣體。雖然氫是宇宙中最常見的化學元素，但它必須從天然氣和化石燃料等物質(zhì)中提取，因為在地球上，它只以液體、氣體或固體的形式與其他元素以復合形式存在。必要的提取增加了氫燃料電池的成本和環(huán)境影響。

此外，燃料電池中使用的氫是一種壓縮氣體，給存儲和運輸帶來了挑戰(zhàn)。而乙醇是一種由玉米或其他農(nóng)業(yè)基礎飼料制成的酒精，比氫更安全，更容易運輸，因為它是液體。

研究人員說，“要使其成為一種商業(yè)化產(chǎn)品，我們可以用乙醇填充我們的罐子，電極必須高效。與此同時，我們不想要非常昂貴的電極或不環(huán)保的合成聚合物基板，因為這違背了整個目的。我們希望為燃料電池生產(chǎn)過程和制造燃料電池本身尋找綠色環(huán)保物質(zhì)。”

研究人員專注于燃料電池的陽極，促使乙醇或其他原料被氧化。目前燃料電池廣泛使用鉑作為催化劑。但是鉑在使用一段時間后會因“中毒”而失去催化能力，同時又很昂貴。

有鑒于此，在最新研究中，科學家們使用黃金作為催化劑。但它們沒有使用導電聚合物、金屬有機框架或其他復雜材料將金沉積在電極表面，而是使用姜黃素，因為它具有獨特的結(jié)構(gòu)。姜黃素用于裝飾金納米粒子以使其穩(wěn)定，在納米粒子周圍形成多孔網(wǎng)絡?？茖W家將姜黃素金納米顆粒沉積在電極表面，使用電流比之前的研究低100倍。

Raoj解釋稱，沒有姜黃素涂層，金納米顆粒會團聚，這樣會減少暴露在化學反應中的表面積。

“沒有這種姜黃素涂層，性能很差。我們需要這種涂層來穩(wěn)定和創(chuàng)造納米顆粒周圍的多孔環(huán)境，然后它們在乙醇氧化方面發(fā)揮超級作用?！彼a充說。

“下一步是擴大這一過程的規(guī)模，并與能夠?qū)嶋H制造燃料電池并建造燃料電池堆的工業(yè)合作者合作，進行真正的應用?！彼^續(xù)說，“但這項研究可能比改進的燃料電池具有更廣泛的意義。該電極的獨特特性可以使其在傳感器、超級電容器等方面的未來應用中發(fā)揮作用。”