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双功能催化剂:燃料电池和电解电池合一
作者:官方 来源:全球氢能网 所属栏目:科技创新 发布时间:2021-10-13 15:43
[ 导读 ]一个装置既能生产氢气,又能将其转化为电能。

一个装置既能生产氢气,又能将其转化为电能。

一组研究人员开发了一种结合了燃料电池和电解电池功能的新设备。该设备使电解产生氢和氧成为可能,然后可以打开和关闭,将氢燃料和氧转换成电和水。

研究人员指出了这种新型组合设备的一系列潜在应用。据称,燃料电池和电解电池的组合可能对空间应用、军事应用和一系列其他民用方案非常有用。该设备具有高能量密度和低环境影响的特点,研究人员表示,他们已经开发出了一种可再生燃料电池(urfc)。

URFC背后的想法不一定是新的,但效率一直是阻碍它的关键问题。然而,研究人员应用了一种新开发的双功能催化剂来克服这一挑战。该双功能催化剂使设备在电解电池模式下运行,利用该催化剂将水分解为氢和氧,然后在燃料电池模式下再次将氧和氢结合形成水。

该团队能够在燃料电池中使用新的催化剂来实现这两个目标。这项研究是在圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院拉马尼的实验室进行的。研究小组共同发现了一种强大的双功能催化剂,可用于氧电极。



该团队在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上发表的一篇论文中描述了这一进展。

与氢电极不同,铂是一种有效的双功能催化剂,”Pralay Gayen说。“由于氧还原和氧沉淀的缓慢动力学,寻找合适的氧电极催化剂是一项挑战。”他是这篇论文的第一作者,也是麦凯维工程学院拉马尼实验室的负责人,目前在英特尔工作。

Ramani实验室的博士后研究人员Sulay Saha和Pralay Gayen的这项研究遵循了第一个原则——在进入实验室测试潜在的催化剂之前,考虑不同物质的基本性质。

该团队与前本科生研究员、合著者刘新泉一起,最终确定并开发了铂焦绿石,一种高双功能的铂和钌酸铅焦绿石复合材料。

“双焦点指数”是一种衡量催化剂促进正反应和逆反应能力的指标。工程部的Kritika Sharma博士说:“我们希望这个指数很低。”“零,在理想的情况下。”新催化剂的双功能指数为0.56伏特,与报道的其他催化剂相比非常低。在实验室开发的URFC设备中使用时,该催化剂达到了75%的往返效率(RTE),这是该类型URFC中最高的往返效率。

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