波鸿鲁尔大学(Ruhr-UniversitätBochum)的化学家们朝着更具成本效益的再生燃料电池和可充电金属空气电池迈出了决定性的一步。他们开发了一种基于碳的新型催化剂,它可以促进两种相反的反应:水的电解和氢气与氧气的燃烧。这种催化剂可以使风能和太阳能的存储以及制造具有成本效益的电池(例如电动汽车)成为可能。该团队在AngewandteChemie期刊的“国际版”上发表了他们的报告。
从电解切换到燃烧
当提供能量时,所谓的双功能催化剂可以将水分解成氢气和氧气-称为电解。然后,它们可以将能量存储在由此形成的氢的化学键中。相同的催化剂也可以使其极性反转而成为燃料电池;他们用氢气将氢气燃烧成水,同时发电。到目前为止,研究人员一直在使用贵金属催化剂。然而,这些催化剂的缺点是既可以用于电解也可以用于燃烧,但不能用于两者。
碳基催化剂
来自波鸿的新型催化剂由氧化锰或氧化钴纳米颗粒制成,这些颗粒嵌入特殊改性的碳中,研究人员将氮原子整合到特定的位置。由WolfgangSchuhmann教授和化学与生物化学学院的MartinMuhler博士领导的团队使用多种光谱和电化学方法分析了催化剂。因此,他们确定了哪些属性对双功能性至关重要。
制造“难以置信的简单”
在以前的美国化学学会期刊上,波鸿的研究人员描述了制造双功能碳催化剂的另一种方法。为此,它们通过施加热能和氧气“切开”碳纳米管,从而使嵌入其中的催化剂颗粒可用。“这种方法简直令人难以置信,”MartinMuhler说。与贵金属催化剂相比,生产将具有高成本效益。