美国研发新型电极材料 让电化学电池高效互相转化电与氢

2020-07-07 09:49:46 新闻来源:网络
  虽然风能和太阳能等能源可以在不排放碳的情况下发电,但它们依赖风能和太阳能,而且此类能源并不总是能满足需求。同样,核电站的最大发电量更高,因此无法根据需求增加或减少发电量。几十年来,能源研究人员一直在努力应对一个重大挑战:如何储存多余的电力,以便在需要时将其发回电网?
  据外国媒体报道,美国爱达荷国家实验室(IdahoNationalLab)的研究人员最近开发了一种新的电化学电池电极材料,以解决这些问题。这种电池可以有效地将多余的电力和水转化为氢,当电力需求增加时,电化学电池可以将氢转化为电能,供电网使用。产生的氢气也可用作加热、车辆或其他用途的燃料。
  由于认识到氢作为储能介质的潜力,研究人员改进了一种称为质子陶瓷电化学电池(PCEC)的电池,该电池利用电将蒸汽分解成氢和氧。
  然而,在过去,这种设备是有局限性的,特别是当它在800摄氏度的温度下工作时。高温需要昂贵的材料,加速材料的降解,使电化学电池极其昂贵。
  在这项研究中,研究人员描述了一种新型的氧电极材料,一种既促进水分解又促进氧还原的导体。与大多数电化学电池不同,这种新材料是一种钙钛矿化合物氧化物,它允许电池在不增加氢的情况下将氢和氧转化为电能。
  在此之前,研究人员为电极开发了一种三维网格结构,使其具有更大的比表面积,将水分解成氢和氧。三维栅极电极和新电极材料的结合使电池在400至600摄氏度的温度下自给自足且可逆。
  研究人员说:"我们已经证明,PCEC在这种低温下可以反向工作,在没有任何外部氢供应的情况下将水分解成氢,并将其转化为电能以实现自给自足。
  在过去,氧电极只导电电子和氧离子,而新的钙钛矿可以传导"三重导电",即电子、氧离子和质子。在实际应用中,能够进行三重导电的电极反应更快、更有效,因此可以在降低工作温度的同时保持良好的性能。
  今后,研究人员希望继续将创新材料与尖端制造工艺相结合,并继续改进电化学电池,以便将该技术应用于工业规模。
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