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科學家們開發了新的電化學電池

作者:admin????來源:未知????發布時間:2021-12-06 08:59????瀏覽量:
  據美國物理學家組織網10月21日(北京時間)報道,美國科學家用等離子體代替固體金屬塊作為電極,制造出一種新型電化學電池。這項最新技術有望為燃料動力鋰電池的設計和制造、氫動力鋰電池的制造以及納米材料和聚合物的合成開辟新的途徑。最新研究發表在最新一期《美國化學學會期刊》(JACS)在線版上。該團隊負責人、凱斯西儲大學化學工程教授莫漢??ㄌm(Mohan  Sankaran)表示,目前,傳統電極在將水中的氫氣轉化為氫氣,將二氧化碳大規模還原為有用的燃料和乙醇等商業化學品方面處于虧損狀態,而用等離子電極替代傳統電極不僅具有上述優勢,還可以減少昂貴金屬的使用,降低成本。

  研究人員將由亞鐵氰化鉀和氯化鉀組成的電解質溶液填充到由兩個玻璃罐和一個玻璃管結合而成的電化學電池中。在電池的陰極部分,氬氣被壓入放置在溶液上方一小段距離的不銹鋼管中,從而在玻璃管和溶液表面之間形成微等離子體;陽極是由銀和氯化銀組成的物質。

  Sankaran說,大氣環境中形成的等離子體非常不穩定,難以控制,破壞性很強,而新研制的等離子體源在常溫常壓下非常穩定。因此,利用這種等離子體作為電池的電極,可以很好地研究和控制電子通過等離子體和電池電解液界面的傳輸和轉移,從而更好地觀察電池中的線索,控制其運行。

  當電流通過等離子體時,電子將電解質溶液中的鐵氰化物還原成亞鐵氰化物。紫外-可見分光光度法監測表明,溶液以相對恒定的速率逐漸減少,每個鐵氰化物分子被還原成亞鐵氰化物分子。隨著電流的增加,還原率逐漸增加,電極兩側的測試表明沒有電流損失。

  盡管如此,科學家們還是發現了電池的兩個缺陷。首先,只有1/20的從等離子體轉移的電子出現在還原反應中??茖W家推測,其他電子要么將水中的氫轉化為氫分子;或者他們沒有監測到的還原反應正在發生,并計劃進行新的實驗來闡明這一點。此外,形成等離子體和誘導電化學反應所需的能量遠高于使用金屬電極時誘導反應所需的能量。

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