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歷屆評(píng)選

新型納米纖維推進(jìn)下一代電池發(fā)展

2017-03-17 14:29:41  來(lái)源 : 網(wǎng)絡(luò)
關(guān)鍵詞: 電池 納米


????????中國(guó)國(guó)際警用裝備網(wǎng)訊:?高效高儲(chǔ)能的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的研發(fā)是提高惠及萬(wàn)家的新能源電動(dòng)汽車行駛里程的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。佐治亞理工學(xué)院的材料研究者創(chuàng)造了一種新型納米纖維,顯著提高水電解產(chǎn)氫效率,對(duì)研發(fā)下一代可充電電池具有重要作用。

  

  

 

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  20納米直徑的雙鈣鈦礦型納米纖維可被用作超快析氧反應(yīng)中的高效催化劑

  

  

  自然通訊雜志于2月27日發(fā)布了一項(xiàng)由國(guó)家自然科學(xué)基金資助的研究,該研究描述了一種可用作超快析氧反應(yīng)中高效催化劑的雙鈣鈦礦型納米纖維的研發(fā),其中超快析氧反應(yīng)是氫基能源和較新的金屬空氣電池中的一種內(nèi)部電化過(guò)程。

  

  

  佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系終身教授Meilin Liu提到:“金屬空氣電池相對(duì)于目前的電池能在更小的空間中存儲(chǔ)更多的能量,但問(wèn)題在于這種電池缺乏有效的能提高效率的催化劑。這種新的催化劑將解決這個(gè)問(wèn)題?!?/p>

  

  

  鈣鈦礦是指這種催化劑的晶體結(jié)構(gòu),“這種獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和這種構(gòu)成形式對(duì)于增強(qiáng)活性和耐久度至關(guān)重要?!痹诤铣蛇^(guò)程中,研究人員使用了一種名為結(jié)構(gòu)調(diào)整的技術(shù),或者叫“共摻”,提高了這種催化劑約4.7倍的固有活性。這種通過(guò)靜電紡紗過(guò)程制作的鈣鈦礦氧化纖維直徑約為20納米,是目前利用該技術(shù)得到的最小直徑。

  

  

  研究者發(fā)現(xiàn)這種新物質(zhì)相對(duì)于已有催化劑具有更強(qiáng)的增強(qiáng)析氧反應(yīng)的能力。該納米纖維的單位質(zhì)量催化活性相對(duì)于最初的粉末催化劑提升了72倍,相對(duì)于當(dāng)前最好的催化劑氧化銥提升了2.5倍。研究者稱,催化活性的提升部分由于納米纖維較大的表面積,此外,將鈣鈦礦結(jié)構(gòu)合成到納米纖維中也提升了其固有活性,從而提高了析氧反應(yīng)的效率。研究者在論文中提到:“這項(xiàng)工作不僅代表了高效持久的析氧反應(yīng)電催化劑的最新進(jìn)展,同時(shí)也讓我們更加了解納米結(jié)構(gòu)在析氧反應(yīng)中的作用?!?/p>

  

  

  新型催化劑除了能被應(yīng)用于可充電金屬電池,還可被用于新一代高效燃料電池的研究。Liu說(shuō)道:今天我們已經(jīng)能較為容易地利用太陽(yáng),風(fēng),地?zé)岬饶芰俊5珕?wèn)題是這些自然界中的可再生能量是間歇性的。沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候就沒(méi)有了電力,但如果我們將來(lái)自于太陽(yáng)或者風(fēng)的富余能量存儲(chǔ)起來(lái),我們就能用這些額外的電能產(chǎn)生氧并將這些能量存儲(chǔ)起來(lái)在需要的時(shí)候再使用。這就是新型納米纖維大展身手的地方。目前存儲(chǔ)能量的電池仍然比較昂貴,我們需要優(yōu)良的催化劑提升水電解效率,這種新發(fā)明的催化劑能加速水解離或金屬空氣電池中的電化學(xué)反應(yīng)。




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