為響應國家號召,大力開發綠色可持續能源和轉換存儲裝置,解決化石能源的過度消耗和日趨嚴重的環境問題,減碳先鋒隊于2024年2月1日展開社會實踐活動中后期調研活動。
因為鋅-空氣燃料電池具有能量高、零污染、可循環利用等特點,所以小隊成員以鋅-空氣燃料電池為中心展開調研。小隊成員查閱大量資料得知,目前鋅-空氣燃料電池存在的主要問題是緩慢的離子/電子傳輸動力學降低了整個器件的能量密度。解決此問題的關鍵就是構建高效電化學催化劑。
小分隊成員走訪市場得知,目前市面上使用的貴金屬催化劑——鉑及其合金顯示了良好的氧還原(ORR)活性,鋨、釕及其復合材料具有較好的析氧反應(OER)活性,但這些材料都不能同時顯示良好的ORR和OER活性,無法被用作雙功能催化劑,且價格昂貴、在催化過程中穩定性差,限制了其在鋅-空氣燃料電池中的應用和發展。
小分隊依托廣西唯一的國家重點實驗室,在化學與藥學學院副院長楊秀林教授的指導下進行化學實驗探究,以期構筑出一系列高比表面積、導電的過渡金屬雙功能 ORR/OER 電催化劑。不僅實現了空氣燃料電池高效的氧還原催化活性,而且表現出了優異的耐腐蝕性。小分隊成員已在過渡金屬雙功能 ORR/OER 電催化劑制備方法、表面改性、電池生產技術等方面展開了系統研究工作。主要采用簡單的三步法(聚合吸附法、水熱法和高溫煅燒法)來進行催化劑的合成。團隊采用了環保、高效的制備方法,避免了使用昂貴的金屬催化劑,轉而使用儲量豐富的過渡金屬磷化物,來制備與商業貴金屬催化劑相媲美的催化劑。并將其應用于鋅-空氣燃料電池的生產過程,以提高鋅-空氣燃料電池的性能。目前,項目仍在實驗室測試階段,未來有望批量生產進入市場。
減碳先鋒隊生產的鋅空氣燃料電池催化劑,已將其運用于鋅空氣燃料電池中,未來有望研發出安全性更高、壽命更長、能量密度更高的鋅-空氣燃料電池。希望通過此次調研活動能夠增強小隊成員團結合作的能力,增強集體意識,也希望能夠呼吁更多的化藥學子學以致用,為國家的發展建設添磚加瓦。
(化學與藥學學院減碳先鋒隊 文/ 龔俊琳 謝思冰 攝/沈靖皓)