研究人员从厨房香料中提取姜黄素 或将使燃料电池更环保、更高效
时间:2022-04-20 09:23来源:盖世汽车 作者:Elisha
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据外媒报道，美国克莱姆森纳米材料研究所（CNI）和印度萨西萨伊高等学院（Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning）的研究人员发现了一种新方法，将姜黄素（姜黄中的物质）与金纳米颗粒结合起来，从而制造出一种电极。这种电极可以将乙醇有效转化为电能，而且所需的能量减少了100倍。
（图片来源：克莱姆森纳米材料研究所）
这一发现有望进一步获得取代氢作为燃料电池的原料，当然还需进行更多的测试。CNI创办负责人Apparao Rao表示：“就在碱性介质中氧化醇类的所有催化剂而言，此项研究制备的催化剂，是迄今为止最好的。”
燃料电池通过化学反应来产生电力，而不是燃烧方式。这些电池可用于为车辆、建筑和便携式电子设备和备用电源系统提供动力。氢燃料电池的效率很高，而且不会产生温室气体。氢是最常见的化学元素，必须从天然气和化石燃料等物质中获取，因为在地球上这种元素仅与其他元素以复合形式存在，包括液体、气体或固体。采取必要的提取过程，会增加氢燃料电池的成本，以及对环境的影响。此外，燃料电池中使用的氢是压缩气体，在存储和运输访面存在一定挑战性。相比之下，乙醇是一种液体，由玉米或其他农业原料制成，更加安全和易于运输，
研究人员表示，要想在罐内装满乙醇，使其成为商用产品，必须使用高效电极。同时，电极成本不能太高，也不能使用不环保的合成聚合物基质，因为这完全违背了初衷。研究人员希望寻找一些绿色的东西，用于制造燃料电池，以及燃料电池的发电过程。
在此项研究中，研究人员聚焦于燃料电池的负极，这是乙醇与其他原料被氧化的地方。很多燃料电池以铂为催化剂，但其成本较高，而且由于一氧化碳等反应中间体，铂易中毒。研究人员使用黄金为催化剂，并利用结构独特的姜黄素在电极表面沉积金，而不是使用导电聚合物、金属有机框架或其他复杂材料。姜黄素被用来装饰金纳米颗粒，以使其保持稳定，并在纳米颗粒周围形成多孔网络。研究人员可以用比以前低100倍的电流，将姜黄素金纳米颗粒沉积在电极表面。
如果没有姜黄素涂层，金纳米颗粒就会聚集在一起，减少暴露在化学反应中的表面积。Rao表示：“没有这种姜黄素涂层，电池性能会很差。因此，需要通过这种涂层来稳定和创造纳米颗粒周围的多孔环境，从而在醇氧化方面发挥超级作用。行业内大力推动醇氧化，这一发现大力推动了这一进程。下一步是扩大工艺规模，与工业合作伙伴合作，以真正制造燃料电池，并为实际应用构建燃料电池组。”
除了用于改进燃料电池，这项研究可能会产生更广泛的影响。研究人员表示，这种性能独特的电极，未来可能在传感器、超级电容器等领域得到应用。
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