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研究人員從廚房香料中提取姜黃素 或?qū)⑹谷剂想姵馗h(huán)保、更高效
時(shí)間:2022-04-20 09:23來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:Elisha
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據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)克萊姆森納米材料研究所（CNI）和印度薩西薩伊高等學(xué)院（Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法，將姜黃素（姜黃中的物質(zhì)）與金納米顆粒結(jié)合起來(lái)，從而制造出一種電極。這種電極可以將乙醇有效轉(zhuǎn)化為電能，而且所需的能量減少了100倍。
（圖片來(lái)源：克萊姆森納米材料研究所）
這一發(fā)現(xiàn)有望進(jìn)一步獲得取代氫作為燃料電池的原料，當(dāng)然還需進(jìn)行更多的測(cè)試。CNI創(chuàng)辦負(fù)責(zé)人Apparao Rao表示：“就在堿性介質(zhì)中氧化醇類(lèi)的所有催化劑而言，此項(xiàng)研究制備的催化劑，是迄今為止最好的。”
燃料電池通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電力，而不是燃燒方式。這些電池可用于為車(chē)輛、建筑和便攜式電子設(shè)備和備用電源系統(tǒng)提供動(dòng)力。氫燃料電池的效率很高，而且不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。氫是最常見(jiàn)的化學(xué)元素，必須從天然氣和化石燃料等物質(zhì)中獲取，因?yàn)樵诘厍蛏线@種元素僅與其他元素以復(fù)合形式存在，包括液體、氣體或固體。采取必要的提取過(guò)程，會(huì)增加氫燃料電池的成本，以及對(duì)環(huán)境的影響。此外，燃料電池中使用的氫是壓縮氣體，在存儲(chǔ)和運(yùn)輸訪面存在一定挑戰(zhàn)性。相比之下，乙醇是一種液體，由玉米或其他農(nóng)業(yè)原料制成，更加安全和易于運(yùn)輸，
研究人員表示，要想在罐內(nèi)裝滿乙醇，使其成為商用產(chǎn)品，必須使用高效電極。同時(shí)，電極成本不能太高，也不能使用不環(huán)保的合成聚合物基質(zhì)，因?yàn)檫@完全違背了初衷。研究人員希望尋找一些綠色的東西，用于制造燃料電池，以及燃料電池的發(fā)電過(guò)程。
在此項(xiàng)研究中，研究人員聚焦于燃料電池的負(fù)極，這是乙醇與其他原料被氧化的地方。很多燃料電池以鉑為催化劑，但其成本較高，而且由于一氧化碳等反應(yīng)中間體，鉑易中毒。研究人員使用黃金為催化劑，并利用結(jié)構(gòu)獨(dú)特的姜黃素在電極表面沉積金，而不是使用導(dǎo)電聚合物、金屬有機(jī)框架或其他復(fù)雜材料。姜黃素被用來(lái)裝飾金納米顆粒，以使其保持穩(wěn)定，并在納米顆粒周?chē)纬啥嗫拙W(wǎng)絡(luò)。研究人員可以用比以前低100倍的電流，將姜黃素金納米顆粒沉積在電極表面。
如果沒(méi)有姜黃素涂層，金納米顆粒就會(huì)聚集在一起，減少暴露在化學(xué)反應(yīng)中的表面積。Rao表示：“沒(méi)有這種姜黃素涂層，電池性能會(huì)很差。因此，需要通過(guò)這種涂層來(lái)穩(wěn)定和創(chuàng)造納米顆粒周?chē)亩嗫篆h(huán)境，從而在醇氧化方面發(fā)揮超級(jí)作用。行業(yè)內(nèi)大力推動(dòng)醇氧化，這一發(fā)現(xiàn)大力推動(dòng)了這一進(jìn)程。下一步是擴(kuò)大工藝規(guī)模，與工業(yè)合作伙伴合作，以真正制造燃料電池，并為實(shí)際應(yīng)用構(gòu)建燃料電池組。”
除了用于改進(jìn)燃料電池，這項(xiàng)研究可能會(huì)產(chǎn)生更廣泛的影響。研究人員表示，這種性能獨(dú)特的電極，未來(lái)可能在傳感器、超級(jí)電容器等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
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