 Композит оксид/ углерода превосходит дорогие платиновые композитов в химических реакциях кислорода для экологических устройств энергии.
Электрохимические приборы имеют решающее значение для революции в «зеленой» энергии, в которой чистые альтернативы используются в качестве замены углеродному топливу. Эта революция требует преобразовательных систем, которые производят водород из воды, или аккумуляторов, которые могут хранить чистую энергию в автомобилях. Теперь исследователи из Сингапура разработали усовершенствованные катализаторы в качестве электродов для эффективных и более длительный устройств «зеленой» энергии.
Электрохимические устройства, такие как батареи используют химические реакции, чтобы создать и сохранять энергию. Одной из самых чистых является реакция преобразования воды в кислород и водород. Используя энергию солнца, вода может быть преобразована в этих два элемента, которые затем хранят эту солнечную энергию в газообразной форме. Сжигание водорода приводит к химической реакции, которая производит воду.
Для технических применений, переход от водорода и кислорода к воде происходит в топливных элементах, в то время как некоторые аккумуляторы используют химические реакции на основе кислорода, чтобы сохранить и освободить энергию. Ключевым элементом для обоих типов устройств является катод, который является электрический контактом в тех местах, где эти реакции протекают. Для хорошо функционирующего катода, электронные уровни энергии катодного материала должны быть хорошо согласованы с энергиями, необходимыми для реакций кислорода. Идеальным материалом для таких реакций является MnCo2O4, шпинель на основе оксида, который имеет то преимущество, что его энергетическими состояниями можно управлять, регулируя его состав.
Исследовательская группа, в которую вошли Жаолин Лю и его коллеги из A*STAR Института исследований материалов и техники с коллегами из Технологического университета Наньян и Национального университета Сингапура, произвела сочетание наноразмерных кристаллов этого материала с листами углерода или углеродными нанотрубками.
Эти композиты предлагают несколько преимуществ, включая низкую стоимость и высокую эффективность. «Стоимость оценивается в десятки раз дешевле, по сравнению с платиновыми / углеродными композитами, используемыми в настоящее время». говорит Лю. Поскольку платина является дорогим материалом, интенсивные усилия были приложены к тому, чтобы найти альтернативные материалы для аккумуляторов.
Исследователи изготовлены эти композиты, используя масштабируемый химический метод синтеза и изучили их характеристики в реакциях кислорода. В этих тестах, композиты четко превосходят альтернативы на основе платины. Они были более эффективными, чем решения на основе платины, с сопоставимыми устройствами в лаборатории продолжительностью примерно в пять раз больше, до 64 циклов зарядки-разрядки.
В то время как они все еще исследуют лабораторные результаты, первые результаты для полных прототипов батареи являются обнадеживающими, комментирует Лю. «Мы представляем себе, перезаряжаемую 100-ваттную батарею скором работы в один-два года и 500 ваттную со сроком от одного до трех лет.»
|
