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科学家们开发了新的电化学电池

作者:admin    来源:未知    发布时间:2021-12-06 08:59    浏览量:
  据美国物理学家组织网10月21日(北京时间)报道,美国科学家用等离子体代替固体金属块作为电极,制造出一种新型电化学电池。这项最新技术有望为燃料动力锂电池的设计和制造、氢动力锂电池的制造以及纳米材料和聚合物的合成开辟新的途径。最新研究发表在最新一期《美国化学学会期刊》(JACS)在线版上。该团队负责人、凯斯西储大学化学工程教授莫汉桑卡兰(Mohan  Sankaran)表示,目前,传统电极在将水中的氢气转化为氢气,将二氧化碳大规模还原为有用的燃料和乙醇等商业化学品方面处于亏损状态,而用等离子电极替代传统电极不仅具有上述优势,还可以减少昂贵金属的使用,降低成本。

  研究人员将由亚铁氰化钾和氯化钾组成的电解质溶液填充到由两个玻璃罐和一个玻璃管结合而成的电化学电池中。在电池的阴极部分,氩气被压入放置在溶液上方一小段距离的不锈钢管中,从而在玻璃管和溶液表面之间形成微等离子体;阳极是由银和氯化银组成的物质。

  Sankaran说,大气环境中形成的等离子体非常不稳定,难以控制,破坏性很强,而新研制的等离子体源在常温常压下非常稳定。因此,利用这种等离子体作为电池的电极,可以很好地研究和控制电子通过等离子体和电池电解液界面的传输和转移,从而更好地观察电池中的线索,控制其运行。

  当电流通过等离子体时,电子将电解质溶液中的铁氰化物还原成亚铁氰化物。紫外-可见分光光度法监测表明,溶液以相对恒定的速率逐渐减少,每个铁氰化物分子被还原成亚铁氰化物分子。随着电流的增加,还原率逐渐增加,电极两侧的测试表明没有电流损失。

  尽管如此,科学家们还是发现了电池的两个缺陷。首先,只有1/20的从等离子体转移的电子出现在还原反应中。科学家推测,其他电子要么将水中的氢转化为氢分子;或者他们没有监测到的还原反应正在发生,并计划进行新的实验来阐明这一点。此外,形成等离子体和诱导电化学反应所需的能量远高于使用金属电极时诱导反应所需的能量。

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