רשום פופולרי

בחירת העורך - 2019

נשימה של אוויר צח: שיפור סוללות אבץ

Anonim

חלקיקים המכילים שלוש שכבות שונות של חומר יכול לעזור לשפר את הביצועים של סוללת אבץ אוויר, חוקרים * STAR מצאו.

פרסומת


סוללות אבץ-אוויר זולות, יש צפיפות אנרגיה גבוהה, והאחרונה במשך זמן רב מאוד. השימוש שלהם באלקטרוליט מבוסס מים הופך אותם לבטוחים יותר מסוללות אחרות, ולכן הם נמצאים לעיתים קרובות ביישומים רפואיים, כגון מכשירי שמיעה והתקני ניטור לב.

האלקטרודה השלילית של הסוללה מכילה מתכת אבץ, אשר מוותר על אלקטרונים כאשר הוא מגיב עם יונים hydroxide אלקטרוליט. אלקטרונים אלה מייצרים זרם כאשר הם זורמים אל האלקטרודה החיובית, שם הם מגיבים עם חמצן מהאוויר לייצר יותר hydroxide יונים.

האיטיות של התגובה עם חמצן מגביל את מתח הסוללה של הסוללה ואת הביצועים שלה ב הנוכחי גבוהה. מציאת זרז כדי להאיץ את התגובה יכול להניב כוח גבוה יותר צפיפויות האנרגיה, פתיחת מגוון רחב יותר של יישומים פוטנציאליים.

יונג Zong ו Zhaolin ליו של A * סטאר המכון של חומרים מחקר והנדסה ועמיתים פיתחו זרז nanoparticle שיכול להתאים את הצעת החוק. חלקיקים הם 20-50 ננומטר פני, עם הליבה קובלט עטוף ידי פגז פנימי של תחמוצת קובלט, אשר מוקף פגז חיצוני של polydopamine פירוליזה (PPD), סוג של פחמן "מנוקד" עם אטומי חנקן. חלקיקים אלה מצופים על תמיכת פחמן נקבובי שפועל כמו אלקטרודה. המבנה שלהם מסייע למנוע מהם שטיפת קובלט או clumping יחד, ואת הקונכייה החיצונית מגן גם עושה את חלקיקים יותר עמיד.

אלה שלושה שכבת חלקיקים ביעילות החמצן להידרוקסיד בשלב אחד. הצוות מציע כי אטומי חנקן פגז PPD לעזור למשוך ולעשות אטומי חמצן תגובתי יותר בדרכם אל אתרי פעיל קטליטי תחמוצת קובלט ו PPD. בינתיים, הליבה קובלט פגז PPD לעזור אלקטרונים לזרום ביעילות את אטומי החמצן. לעומת זאת, חלקיקים דומים המכילים רק קובלט או תחמוצת קובלט, או PPD לבדם, הפכו חמצן בתהליך דו-שלבי שהפיק הידרו-פרוקסיד, ביניים בלתי רצוי וקורוזיבי.

החוקרים בדקו את האלקטרודה שלהם בסוללת אוויר אבץ (ראה תמונה), ומצאו כי היא יכולה לייצר זרם של 5 מיליאמפ לכל סנטימטר מרובע של אלקטרודה ב 1.36 וולט במשך חמישה ימים, ביצועים טובים יותר של אלקטרודה אשר הסתמכה על זרז פלטינה קונבנציונאלי.

"השלב הבא של מחקר זה כולל את פישוט המסלול הסינתטי כדי לאפשר סינתזה בקנה מידה גדול של חלקיקים, וניצול של מערכות קטליטיות אחרות בעקבות האסטרטגיה דומה", אומר Zong.

פרסומת



מקור הסיפור:

חומרים המסופקים על ידי הסוכנות למדע, טכנולוגיה ומחקר (A * STAR) . הערה: ניתן לערוך תוכן עבור סגנון ואורך.


עיון ביומן :

  1. ז'יז'ואן וואנג, בינג לי, קסיאומינג גה, פ"ו תומס גו, שיאו ג'אנג, גוג'ון דו, דלווין וו, זאולין ליו, ט.ס. אנדי הור, הואה ג'אנג, יון צונג. @ PPDNanoparticle מבוסס Composite כמו electrocatalyst יעיל עבור הפחתת חמצן התגובה . קטן, 2016; 12 (19): 2580 DOI: 10.1002 / smll.201503694