#新能源材料周報#納米金為燃料電池插上隱形的翅膀

新能源材料一周縱覽046期
20160314-20160320

本期導讀：夏威夷空軍使用垃圾發電；新微生物電池：尿液也能發電；生物燃料電池：再也不用擔心番茄賣不出去了；納米催化劑讓水分解簡便化；納米金為燃料電池插上隱形的翅膀；科學家用面包霉菌制造環保電極材料；石墨烯助力鋰離子電池；?二維CH3NH3PbI3鈣鈦礦作為光電材料“前途光明”。

1、夏威夷空軍使用垃圾發電
Hawaii Air Force unit getting own power grid that uses trash

去年烏克蘭電網系統遭受入侵，據稱其直接造成約70萬個家庭在圣誕前夜陷入一片黑暗。美國空軍研究實驗室為了避免這類事件的再次發生，向夏威夷珍珠港聯合基地投資六百八十萬美元用于建造一個使用垃圾發電的系統，這是世界上第一個配備獨立電網的空軍基地，也是有史以來最大的一次對垃圾發電系統的測試。建造完成之后，珍珠港空軍基地將具備更強的自我保護能力。

2、新微生物電池：尿液也能發電
Smaller, cheaper microbial fuel cells turn urine into electricity

微生物燃料電池可以將可再生的生物能量（例如：尿液）轉變為電能，但是這種電池成本昂貴，因為電池的陰極需要鉑金屬來加速反應。近日英國的一個研究團隊發明了一種新型的電極，這種電極由碳和鈦制得，通過實驗，研究員發現當陰極的長度由4mm增加到8mm時，輸出能量可以增加十倍；而且，將三個燃料電池連接之后，輸出能量是單個工作的十倍。

相關研究成果發表在Electrochimica Acta上。

3、生物燃料電池：再也不用擔心番茄賣不出去了
Generating electricity with tomato waste

擺放在貨架上的番茄只是土地生產的一部分，僅僅美國弗羅里達州每年就有396000噸不能售賣的番茄，如果讓這些番茄在土地上腐爛，會產生甲烷，這是一種危害性很大的溫室氣體。美國的一個研究團隊使用生物燃料電池將那些不能售賣的番茄轉變為電。盡管初步的測試顯示10毫克的番茄只能產生0.3瓦的電，但是科學家通過理論計算發現：每年弗羅里達州不能售賣的番茄所產生電可供迪士尼樂園運轉90天。現在，科學家們正在努力提高這種電池的效率。

4、納米催化劑讓水分解簡便化
Ni3FeN Nanoparticles: An Efficient Overall Water Splitting Electrocatalyst

水分解產生氫氣用于燃料電池，有望解決社會能源需求。然而，光解水是熱力學不穩定過程，在許多電催化劑表面放出氫和氧氣需要高過電位，并且找到具有析氫和析氧反應雙功能的催化劑極具挑戰性。物理化學技術研究所的鐵瑞張及其同事報道的Ni3FeN納米粒子，在低過電位下析氫和析氧反應表現出極高活性，并比大多數非貴金屬催化劑和Pt/C要好，具有廣闊的市場應用前景。

相關研究成果已發表在Advanced Energy Materials上。

5、納米金為燃料電池插上隱形的翅膀
Fuel cells get support from gold nanoparticles

燃料電池能否廣泛使用，取決于使用催化劑的性能，納米黃金粒子已被作為一種理想的解決方案。九州大學國際碳中性能源研究所的研究人員，通過開發新的催化劑載體類型，已經找到制作納米金的方法。特制的聚合物包裹石墨烯載體，控制粒子成核和生長，為生產均勻、高活性金納米粒子催化劑提供理想環境，從而加快氧化還原和燃料電池產電速率。這也許是氧化還原反應甚至燃料電池的巨大飛躍。

相關研究成果已發表在Scientific Reports上。

6、科學家用面包霉菌制造環保電極材料
Could bread mold build a better rechargeable battery?

英國鄧迪大學的一項最新研究表明，面包霉菌可用來制造可充電電池的環保電極材料。研究人員在混合有尿素和MnCl2的營養液中培養粗糙脈胞菌，隨后發現長分枝的菌絲生物礦化并被礦物質包覆多層。熱處理后，只剩下碳化的生物質和錳氧化物。進一步的研究發現，這些物質具有優異的電化學性能，可應用在超級電容器或者鋰離子電池領域。

這一研究成果近期發表在Current Biology期刊上。

7、石墨烯助力鋰離子電池
Graphene renders low local current density to inhibit growth of lithium dendrites

清華大學的研究人員近日提出了一種非堆疊的石墨烯納米結構金屬鋰負極材料，可以用來抑制鋰離子電池中鋰枝晶的生長，并提升電池的電化學性能。研究人員發現降低電流密度，就可以有效地抑制鋰枝晶的生長。因此，他們設計出了一種具有超高比表面積的非堆疊石墨烯納米材料，同時利用一種雙鹽基質電解液，獲得了更穩定的固體電解質膜（SEI），最終這種石墨烯基負極材料表現出了優異的電化學性能。

這一研究成果發表在 Advanced Materials期刊上。

8、 二維CH3NH3PbI3鈣鈦礦作為光電材料“前途光明”
Two-dimensional CH3NH3PbI3 perovskite: a new promising optoelectronic material

蘇州大學的研究人員制造出了世界上最薄的CH3NH3PbI3二維鈣鈦礦納米薄膜。這種高性能薄膜由兩步法制成，具有三角形或者六邊形的形狀，其厚度可與單個細胞相當，僅有1.3nm，同時，隨著組成成分以及厚度的變化，他們的光致發光性能也可發生相應的變化。利用這種材料制成的光電探測器，其對光敏感性不僅大大提高，可探測光譜范圍也得到了極大的拓展。

該研究工作被刊發在ACS Nano期刊上。

本期周報由材料人新能源周報小組Bob、u1729856403和Carl供稿，材料牛編輯整理。