當(dāng)美國(guó)大學(xué)化學(xué)系的鄒壽中（音譯）和他的團(tuán)隊(duì)決定在自己的概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中使用菠菜來(lái)制造一種富碳催化劑，從而幫助改善燃料電池的性能時(shí)。更重要的是，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并沒(méi)有讓他們失望。

具體來(lái)說(shuō)，菠菜在實(shí)驗(yàn)中被用作了燃料電池中氧還原反應(yīng)（ORRs）所需的高性能催化劑的前體。相比之下，傳統(tǒng)燃料電池使用的是鉑基催化劑，但鉑十分稀缺，成本昂貴，而且在某些條件下容易發(fā)生化學(xué)中毒。因此，研究人員研究了生物衍生的碳基催化劑來(lái)取代鉑，不過(guò)，在制備材料的成本效益和無(wú)毒化方面存在瓶頸。

鄒壽中表示：

我們能夠輕松買到實(shí)驗(yàn)所需的材料（菠菜）十分幸運(yùn)。而且，菠菜的鐵和氮含量很高，這正是我們現(xiàn)階段所需要的。盡管在制作過(guò)程中，菠菜中含有的氮會(huì)流失一部分，但菠菜易于種植，比鉑要便宜得多。

當(dāng)然，鄒壽中并不是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)菠菜的電化學(xué)奇跡的人。在此之前，其他研究已經(jīng)曾將這種綠葉蔬菜用于其他用途。例如，2014 年的一項(xiàng)研究從菠菜中提取活性炭來(lái)制造電容器電極，而最近的一篇論文將菠菜基納米復(fù)合材料作為光催化劑。

制備菠菜催化劑的步驟和制作奶昔有點(diǎn)類似，首先將新鮮的葉子洗凈，然后磨成汁，然后冷凍干燥。將這種凍干的果汁磨成粉末，再加入三聚氰胺作為氮促進(jìn)劑，同時(shí)還要加入氯化鈉和氯化鉀，幫助形成小孔增加反應(yīng)的表面積。

最終的納米薄片是由菠菜 - 三聚氰胺 - 鹽復(fù)合材料在 900 攝氏度下經(jīng)過(guò)幾次熱解而制成的。不過(guò)，這一流程日后還會(huì)進(jìn)行優(yōu)化，變得更高效。

一個(gè)有效的催化劑意味著一個(gè)更快的反應(yīng)。就燃料電池而言，這可以增加電池的能量輸出——這正是納米薄片的多孔性起作用的地方，氧氣可以穿透材料，而不是只停留在外表面。

鄒壽中的研究小組對(duì)菠菜青睞有加的另一個(gè)因素是，菠菜是一種可再生的生物質(zhì)資源。他說(shuō)道：

可持續(xù)發(fā)展是我們考慮的一個(gè)非常重要的因素，而且，我們希望避免與餐桌「競(jìng)爭(zhēng)」菠菜。另外，我們也正在想辦法解決催化劑制備過(guò)程中產(chǎn)生的碳足跡的問(wèn)題。因?yàn)槟壳拔覀冊(cè)谥苽溥^(guò)程中使用了高溫。如果我們能找到不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，從而獲得相同類型的材料，這將減少能源消耗，并顯著減少碳足跡。

雷鋒網(wǎng)了解到，利用菠菜來(lái)提升燃料電池的性能，這聽(tīng)起來(lái)振奮人心，但實(shí)際上還有很長(zhǎng)的路要走。因?yàn)?，到目前為止，這項(xiàng)研究只是一個(gè)原則性的證明。

鄒壽中提醒說(shuō)道：" 在談到實(shí)際應(yīng)用時(shí)，我們需要非常小心，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)出色的東西，可能會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中遇到挑戰(zhàn)。另一個(gè)需要進(jìn)一步研究的方面是，盡管菠菜衍生的催化劑在堿性條件下的性能優(yōu)于鉑基催化劑，但在酸性介質(zhì)中的性能就沒(méi)有那么高效了。所以，研究小組還要對(duì)著一路線進(jìn)行調(diào)整。

雷鋒網(wǎng)

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >