新型納米纖維推進下一代電池發(fā)展

????????中國國際警用裝備網(wǎng)訊：?高效高儲能的電能存儲系統(tǒng)的研發(fā)是提高惠及萬家的新能源電動汽車行駛里程的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。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，對研發(fā)下一代可充電電池具有重要作用。

　　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)布了一項由國家自然科學(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：“金屬空氣電池相對于目前的電池能在更小的空間中存儲更多的能量，但問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問題?！?/p>

　　鈣鈦礦是指這種催化劑的晶體結(jié)構(gòu)，“這種獨特的晶體結(jié)構(gòu)和這種構(gòu)成形式對于增強活性和耐久度至關(guān)重要。”在合成過程中，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。這種通過靜電紡紗過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)相對于已有催化劑具有更強的增強析氧反應(yīng)的能力。該納米纖維的單位質(zhì)量催化活性相對于最初的粉末催化劑提升了72倍，相對于當(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)電催化劑的最新進展，同時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說道：今天我們已經(jīng)能較為容易地利用太陽，風(fēng)，地?zé)岬饶芰?。但問題是這些自然界中的可再生能量是間歇性的。沒有風(fēng)的時候就沒有了電力，但如果我們將來自于太陽或者風(fēng)的富余能量存儲起來，我們就能用這些額外的電能產(chǎn)生氧并將這些能量存儲起來在需要的時候再使用。這就是新型納米纖維大展身手的地方。目前存儲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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