#新能源材料周報#低成本高性能的紙狀電極

新能源材料一周縱覽048期
20160328-20160403

本期導讀：電解液pH值可間接影響燃料電池的電化學反應；可用于模擬光致激發反應的開源軟件；量豐價廉的鈣元素可作為液體電池新材料；硅納米線提升光解制氫速率；低成本高性能的紙狀電極；用于太陽能電池的透明木材；新型催化劑直接將生物材料轉化為燃料；高效水解催化劑：超出歷史記錄三倍。

1、電解液pH值可間接影響燃料電池的電化學反應
Hydrogen oxidation and evolution reactions in fuel cells slow down because of hydrogen binding

美國德拉瓦大學與哥倫比亞大學的研究人員研究了在燃料電池中影響氫氣氧化反應和析出反應的因素，發現電解液的pH值直接影響了電池中氫氣鍵合的能量，并進一步影響上述反應。利用循環伏安法，研究人員在不同pH下，確定了在每一個負載的金屬納米粒子上沉積的氫的電位，并觀察到一個線性的關系，即高pH值導致電位有一個正向的偏移。這一研究結果發表在Science Advances期刊上。

2、可用于模擬光致激發反應的開源軟件
A new computer program simulates the important process of photoexcitation

光致激發反應可用來將太陽能轉換為穩定的電能，為了推進該技術的進一步發展，布法羅大學的研究人員開發出了一款開源的軟件Libra，用來構建研究者自己的算法，研究某種物質或者電子態隨著時間推移的發展。該軟件支持諸多新型材料的模擬計算，方便在不進行實驗的前提下研究材料的性能，省時省力，可作為科研工作者有力的輔助工具。這一研究成果發表在Journal of Computational Chemistry 期刊上。

3、量豐價廉的鈣元素可作為液體電池新材料
A new recipe for liquid batteries

麻省理工大學的研究團隊發現鈣元素可以用來作為液態電池的負極材料以及熔融電解液。該研究團隊首先設法將鈣和鎂的熔點降低了300℃的同時保持其高電壓優勢，其次，他們利用氯化鋰和氯化鈣的混合物，重新合成了電池的電解液，加速了電子的擴散，提高了輸出的能量。同時，研究人員表示，現有的研究成果并不是最終的方案，而僅僅是液體電池新的起點。這一研究成果發表在NATURE COMMUNICATIONS 期刊上。

4、硅納米線提升光解制氫速率
Researchers move one step closer to sustainable hydrogen production

歐洲多個國家的研究人員聯合進行了一項研究，利用長度僅為50nm的納米線，增加了二氧化鈦的制氫速率，從而進一步推動了光解制氫的發展。這一研究的原理十分簡單，二氧化鈦吸收太陽光，進行化學反應產生氫氣。但由于這一反應所需的電子和空穴帶有相反的電荷，兩者趨向于發生快速的反應。為了阻止該反應的發生，研究人員將納米線的長度縮短為15-50nm。這一研究成果發表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

5、低成本高性能的紙狀電極
Engineers build paperlike battery electrode with glass-ceramic

美國堪薩斯州立大學的研究人員利用碳氧化硅玻璃和石墨烯設計出了紙狀的電極材料。這種電極的重量僅為傳統電極的十分之一，1000次充放電循環后容量保持率仍保持在100%左右，且低溫性能優異。同時，由于這種電極不需要使用金屬集流體以及聚合物粘結劑，因此其比容量可高達600mAh/g。這一研究成果發表在Nature Communications期刊上。

6、用于太陽能電池的透明木材
Wood windows? Swedes develop transparent wood material for buildings and solar cells

瑞典皇家理工學院的研究人員開發出了一款新的透明木質材料，可用于制造太陽能電池。透明的木材是一種木質單板，其中的木質素已經利用化學方法除去。在除去木質素后，木材變的十分白亮，再經過納米剪裁處理，就可以得到透明的木質材料。該研究的下一步計劃是提高材料的透光性。這一研究成果發表在Biomacromolecules期刊上。

7、新型催化劑直接將生物材料轉化為燃料
A step away from fossil fuels? Scientists breakdown plant material without chemicals for the first time

曼徹斯特大學的研究人員合成了一種金屬絡合鈮磷酸鹽，小顆粒的金摻雜在材料表面，可用來分解木質素并將其轉化為燃料。這種催化劑可以有效地分解碳-氧鍵，因此可以用來直接將生物材料轉化為液體材料，而不需要化學預處理，從而節省了大量的能源。這一研究結果發表在Nature Communications期刊上。

8、高效水解催化劑：超出歷史記錄三倍
New Catalyst is 3 Times Better at Splitting Water

美國的研究人員開發出一種新型的催化劑，可將已有的水解制氫的速率提高3倍。該催化劑由鐵、鈷和鎢三種含量豐富的元素組成。研究人員首先將原材料混合成漿料，并在室溫下將漿料變為凝膠，隨后，這種凝膠干燥成白色粉末，顆粒表面有大量的微孔，增加了表面積，促進化學物質吸附及反應。這一合成方法簡單易行，成本低廉，產品一致性好，且還有很大的提升空間。這一研究成果發表在Science期刊上。

本期周報由材料人新能源周報小組Carl供稿，材料牛編輯整理。

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