Листовые овощи могут помочь в питании топливных элементов. Группа исследователей из Австралии недавно продемонстрировала потенциал этого овоща, превратив его в углеродные нанолисты, которые действуют как катализатор снижения содержания кислорода в топливных элементах и металл-воздушных батареях.
Электрохимическое преобразование и хранение энергии играют ключевую роль в устойчивом и экологически чистом производстве энергии. Среди различных электрохимических устройств большие перспективы представляют топливные элементы и металл-воздушные батареи.
Реакция восстановления кислорода является катодной реакцией этих устройств и является одним из узких мест их практического применения из-за ее медленной кинетики, которая ограничивает их выходную мощность. Катализаторы на углеродной основе на основе платины уже давно признаны наиболее эффективными электрокатализаторами для восстановления реакционного равновесия. Однако дефицит и высокая стоимость Pt, наряду с отсутствием долгосрочной стабильности и уязвимостью к поверхностному отравлению различными химическими веществами, такими как метанол и оксид углерода, требуют разработки катализаторов, не являющихся металлами группы Pt.
Было разработано множество катализаторов NPGM путем легирования углерода различными гетероатомами, такими как N, S, P, B, или совместного допирования с N и Fe или N и Co.
Шоучжун Цзоу и его команда на химическом факультете Американского университета (AU) решили попробовать шпинат как средство для улучшения характеристик топливных элементов, и даже они были удивлены результатом.
В ходе экспериментальных экспериментов они использовали местный шпинат, чтобы сделать углеродный катализатор для топливных элементов и металл-воздушные батареи, которые в противном случае обычно использовали бы катализаторы на основе платины.
«Эта работа предполагает, что для реакции восстановления кислорода из природных ресурсов могут быть созданы устойчивые катализаторы», - пояснил в пресс-релизе профессор Шоучжун Цзоу, профессор химии в Австралийском университете и ведущий автор статьи .
«Испытанный нами метод позволяет производить высокоактивные катализаторы на углеродной основе из шпината, который представляет собой возобновляемую биомассу. Фактически, мы считаем, что он превосходит коммерческие платиновые катализаторы как по активности, так и по стабильности. Катализаторы потенциально применимы в водородных топливных элементах и металлических - воздушные батареи, - продолжил профессор Шоучжун Цзоу.
Катализатор на основе шпината, разработанный исследователями из Австралии, представляет собой недорогую и менее токсичную альтернативу традиционным катализаторам на основе платины. Шпинат - отличный кандидат в качестве катализатора растительного происхождения из-за того, что он выживает при низких температурах,
Шпинат - хороший кандидат для этой работы, потому что он выживает при низких температурах, его легко выращивать и он богат железом и азотом, необходимыми компонентами для этого типа катализатора.
Чтобы создать нанолисты из шпината, исследователи поместили вымытый, выжатый сок и высушенный вымораживанием шпинат, прежде чем вручную измельчить его в мелкий порошок. Затем они добавили немного азота в измельченный шпинат, чтобы улучшить его характеристики.
Впечатляет то, что команда заявила, что их лабораторное моделирование показало, что их катализаторы из шпината работают лучше, чем эквивалентные катализаторы на основе платины. Затем исследователи намерены протестировать свои прототипы устройств, таких как водородные топливные элементы.
