科技日?qǐng)?bào)訊無(wú)需高溫,燃料電池也能輕松發(fā)電。美國(guó)猶他大學(xué)的工程師最近研制出首枚可在室溫下工作的燃料電池,不用點(diǎn)燃燃料,它用酶就能使得噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料產(chǎn)生電能。這種新型燃料電池可以給手持電子設(shè)備、離網(wǎng)型發(fā)電機(jī)和傳感器供電。該研究于近日發(fā)表于美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《acs催化》網(wǎng)絡(luò)版上。
燃料電池,主要通過(guò)氧或者其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng),將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能;只要能持續(xù)添加燃料,那么燃料電池就可以持續(xù)提供清潔而廉價(jià)的電能。蓄電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車和發(fā)電裝置;如今,燃料電池同樣也用于一些建筑物的供電,另外,它還能為氫動(dòng)力車這樣的燃料電池車提供動(dòng)力。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,該研究的一大亮點(diǎn),是在無(wú)需移除硫雜質(zhì)或者營(yíng)造高溫工作環(huán)境的情況下,就能將噴氣燃料jp-8直接用于燃料電池。論文的資深作者、來(lái)自猶他大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的教授雪莉·敏蒂爾表示:“我們的研究證明,只要找對(duì)了催化劑,jp-8或者其他燃油能夠作為低溫燃料電池的燃料?!?
jp-8是美國(guó)軍方使用的航空煤油燃料,耐得住高溫和嚴(yán)寒,能在極端天氣下正常工作。用傳統(tǒng)技術(shù)將噴氣燃料轉(zhuǎn)化為電能非常困難。燃料中含有硫,而硫恰恰會(huì)損害傳統(tǒng)燃料電池中用來(lái)氧化燃料的金屬催化劑。而且,這種轉(zhuǎn)化的效率也不高,即使在最佳條件下,也只有大概30%的化學(xué)能被轉(zhuǎn)化為電能。
為了突破這些限制,研究人員將jp-8用在一種酶燃料電池中,該電池以jp-8為燃料,以酶這種具有生物催化功能的高分子物質(zhì)為催化劑。這類燃料電池不僅耐硫,還能在室溫下工作。具體說(shuō)來(lái),它所使用的酶由烷烴單加氧酶和醇氧化酶組成,化學(xué)性質(zhì)和jp-8類似的己烷和辛烷也被作為測(cè)試燃料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。研究人員發(fā)現(xiàn),即使在酶燃料電池中加入硫,也不會(huì)減少其發(fā)電量。
實(shí)際上,固體氧化物燃料電池已經(jīng)使用過(guò)jp-8,但其工作溫度需在950華氏攝氏度以上。這項(xiàng)研究,則是第一次在室溫條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)其的利用。敏蒂爾教授表示,如今,她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證實(shí)酶催化劑奏效,下一步將把重點(diǎn)放在如何設(shè)計(jì)這種燃料電池以及如何提升它的電能轉(zhuǎn)換效率上。
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