據外媒報道，美國克萊姆森納米材料研究所（CNI）和印度薩西薩伊高等學院（Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning）的研究人員發現了一種新方法，將姜黃素（姜黃中的物質）與金納米顆粒結合起來，從而制造出一種電極。這種電極可以將乙醇有效轉化為電能，而且所需的能量減少了100倍。

（圖片來源：克萊姆森納米材料研究所）

 

       這一發現有望進一步獲得取代氫作為燃料電池的原料，當然還需進行更多的測試。CNI創辦負責人Apparao Rao表示：“就在堿性介質中氧化醇類的所有催化劑而言，此項研究制備的催化劑，是迄今為止最好的。”

 

       燃料電池通過化學反應來產生電力，而不是燃燒方式。這些電池可用于為車輛、建筑和便攜式電子設備和備用電源系統提供動力。氫燃料電池的效率很高，而且不會產生溫室氣體。氫是最常見的化學元素，必須從天然氣和化石燃料等物質中獲取，因為在地球上這種元素僅與其他元素以復合形式存在，包括液體、氣體或固體。采取必要的提取過程，會增加氫燃料電池的成本，以及對環境的影響。此外，燃料電池中使用的氫是壓縮氣體，在存儲和運輸訪面存在一定挑戰性。相比之下，乙醇是一種液體，由玉米或其他農業原料制成，更加安全和易于運輸，

 

       研究人員表示，要想在罐內裝滿乙醇，使其成為商用產品，必須使用高效電極。同時，電極成本不能太高，也不能使用不環保的合成聚合物基質，因為這完全違背了初衷。研究人員希望尋找一些綠色的東西，用于制造燃料電池，以及燃料電池的發電過程。

 

       在此項研究中，研究人員聚焦于燃料電池的負極，這是乙醇與其他原料被氧化的地方。很多燃料電池以鉑為催化劑，但其成本較高，而且由于一氧化碳等反應中間體，鉑易中毒。研究人員使用黃金為催化劑，并利用結構獨特的姜黃素在電極表面沉積金，而不是使用導電聚合物、金屬有機框架或其他復雜材料。姜黃素被用來裝飾金納米顆粒，以使其保持穩定，并在納米顆粒周圍形成多孔網絡。研究人員可以用比以前低100倍的電流，將姜黃素金納米顆粒沉積在電極表面。

 

       如果沒有姜黃素涂層，金納米顆粒就會聚集在一起，減少暴露在化學反應中的表面積。Rao表示：“沒有這種姜黃素涂層，電池性能會很差。因此，需要通過這種涂層來穩定和創造納米顆粒周圍的多孔環境，從而在醇氧化方面發揮超級作用。行業內大力推動醇氧化，這一發現大力推動了這一進程。下一步是擴大工藝規模，與工業合作伙伴合作，以真正制造燃料電池，并為實際應用構建燃料電池組。”

 

       除了用于改進燃料電池，這項研究可能會產生更廣泛的影響。研究人員表示，這種性能獨特的電極，未來可能在傳感器、超級電容器等領域得到應用。