說到燃料，大家會想到什么?中學實驗室里常用的乙醇?或是火電廠里發(fā)光發(fā)熱的煤炭?抑或是可以讓氣球飄起來的氫氣?你是否知道這些燃料也可以變成電池，未來有一天也能像鋰電池一樣，充斥我們的生活?
但受制于目前鉑基催化劑昂貴的成本和有限的使用壽命，燃料電池沒辦法被大規(guī)模應用，開發(fā)新型廉價的非貴金屬催化劑，一直是燃料電池研究領域的熱點和難點之一。而在浙江省自然科學基金等的資助下，近期來自溫州大學的楊植博士和黃少銘教授課題組，研制出了一種較為廉價的催化劑，有望替代貴金屬鉑基催化劑，應用在燃料電池中。該項研究結果發(fā)表在《先進材料》雜志上。
這項研究還得到了國家自然科學基金、國家杰出青年基金、浙江省科技廳項目以及浙江省化學重中之重學科的資助。
催化劑制約燃料電池發(fā)展
據楊植博士介紹，這是一種簡單的、通用的基于霧化乙醇輔助熱解途徑，來制備碳納米管陣列/過渡金屬氧化物(氧化錳、氧化鋅、氧化鎳、四氧化三鐵、二氧化鈦)復合材料的新方法，采用該法制備的二氧化錳/碳納米管陣列復合材料，在堿性環(huán)境中呈現優(yōu)異的氧還原電催化性能，可望作為一種替代的貴金屬鉑基催化劑，應用在燃料電池陰極。
要想了解這成果到底有什么意義，首先得了解一下，到底什么是燃料電池。
百度百科上解釋：燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能，直接轉化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產出來。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”，而是一個“發(fā)電廠”。
楊植博士則更進一步向我們介紹了燃料電池：“燃料電池，從字面上看，是由燃料和電池兩個詞組成的。燃料，通常是指能通過化學反應釋放出能量的物質。燃料有許多種，最常見的如煤炭、天然氣、乙醇等，它們的主要成分是含碳或碳氫氧化合物。而燃燒的話可以把燃料所蘊含的化學能轉化成熱能，然后再通過設備轉化成電能，如火力發(fā)電。但是這樣中間會產生很多損耗，燃料的利用率不高，而燃料電池就是直接能把化學能轉化為電能。”
燃料電池高效清潔環(huán)保
相信不少人看到這可能要問一句，那燃料電池有什么優(yōu)勢呢?
“對燃料電池的闡述，就是燃料電池的其中一個優(yōu)勢—高效。”楊植博士解釋，而它的另一個優(yōu)勢，就是清潔環(huán)保，“如果直接燃燒煤，不僅能源損耗大，還會產生粉塵等，會對環(huán)境造成一定的污染。而燃料電池不會，它的產物通常只有二氧化碳和水，所以它是一種清潔高效的能源。”
既然它是一種清潔高效的能量來源，為何“燃料電池”這幾個字看著有點陌生呢?
楊植博士表示，確實市面上的燃料電池并不多，因為這種電池需要催化劑來加以運作，對催化劑的要求很高，這就是研發(fā)的難點，也是燃料電池沒有大規(guī)模應用的原因之一。“就拿氫氣和氧氣反應的燃料電池來說，要讓氫氣轉變成氫離子，氧氣變成氫氧根，并不是一件容易的事情，目前而言，能實現這樣催化效果的催化劑，主要是鉑或者鉑合金。但大家也都知道，鉑這玩意不便宜，這也制約了燃料電池的發(fā)展。”
因此開發(fā)其他能和鉑基催化劑催化效果媲美且成本又不高的材料，或許能夠推動燃料電池的發(fā)展和應用。
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