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洛斯阿拉莫斯研制出经济性更佳的EV锂电池

www.mutakamel.com2020-01-12

LALL(洛斯阿拉莫斯国家实验室)的科学家最近开发了一种含氮碳纳米管催化剂,这是迄今为止所有非稀有金属催化剂中最能在碱性条件下刺激氧还原反应的材料。然而,当反应物质量大时,这种稳定催化剂的催化效率甚至超过被认为是最有效的铂催化剂的催化效率。世界著名的科学杂志《自然通讯》报道了这种新催化剂。它能有效提高锂空气电池、锌空气电池和碱性燃料电池的效率,方便风能和太阳能的应用,最终解决混合动力电动汽车和纯电动汽车的供电问题。“氧”的电化学还原作为电化学装置的核心过程,直接影响燃料电池、锌空气电池和锂空气电池使用液体或聚合物电解质的能量转换和储存效率。其中,锌空气电池具有很大的发展前景,因为其储能容量约为锂离子电池的十倍,非常适合用作混合动力电动汽车的能源或太阳能、风能等间歇性能源的存储装置。然而,锌空气电池大规模生产的主要障碍是缺乏稳定有效的氧还原催化剂,尤其是非金属催化剂。经过

5000次充放电循环后,使用新催化剂的电池与新开发的含氮元素碳纳米结构催化剂铂催化剂的氧化还原反应的极化对比有效解决了上述问题,产生这种材料所需的原料有三种:以醋酸铁(CH3-COO)2为铁源,以氨基氰、NCNH2为氮源,以碳纳米管或微粒(CNP)为碳源。这种新的催化剂被命名为氮铁碳纳米管/氯化萘。铁不仅使氧还原反应成为可能,而且有助于完成反应原料的组合过程。氮铁碳纳米管/氯化萘在碱性介质中的催化性能超过了所有已知的碳纳米结构催化剂。

虽然这种新催化剂是含氮的碳纳米管,但它的生产和加工过程并不像类似催化剂那样昂贵和复杂。它只需要按比例混合加工所需的化学试剂和原料,然后通过一些加工技术获得它们。大规模生产也可以通过这个简单的过程来实现。此外,这种催化剂也是一种无毒材料。氮铁碳纳米管/氯化萘在碱性电解液中的稳定性和催化效率高于铂催化剂和其他非稀有金属催化剂,包括新开发的伏安NCNT催化剂。纳米铁碳纳米管/氯化萘有望取代铂催化剂,在提高电池组效率方面发挥无可比拟的作用。新催化剂的发现帮助研究人员找到了将碳纳米结构材料与碱性燃料电池和锂/锌空气电池连接起来的方法,极大地促进了实用锂/锌空气电池的研发,为电动汽车的发展奠定了电源基础。

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