LANL研制出经济性更佳的EV锂电池

2013-06-14 19:57:28来源: 互联网 关键字:研制  经济性

    来自LANL(洛斯阿拉莫斯国家实验室)的科学家们最近研发了一种含有氮元素的碳纳米管催化剂,这种催化剂是迄今为止的所有非稀有金属催化剂中,在碱性条件下最能激发氧还原反应的材料。而在反应物质量较大的情况下,这种稳定催化剂的催化效率甚至超过公认最高效的铂金催化剂。此新型催化剂是由世界知名的科学类杂志自然通讯报道的,它能够有效地提升锂空气电池锌空气电池和碱性燃料电池的效能,方便风能和太阳能的应用,最终解决混合动力汽车和纯电动车的供能问题。

    氧的电化学还原反应作为电化学装置中的核心过程,直接影响着使用液体或聚合物电解质的燃料电池、锌空气电池和锂空气电池的能量转换和储存效率。其中锌空气电池拥有巨大的开发前景,因为它的储能量是锂离子电池的十倍左右,用作混合动力汽车的能量源或像太阳能、风能这类间歇性能源的储存装置将非常适合。而阻碍锌空气电池大规模量产的主要原因是缺乏稳定高效的氧还原反应催化剂,特别是非金属类的催化剂。

5,000次充放电循环后,使用新型催化剂和铂金催化剂的电池中氧化还原反应极化对比

    最新研发的含有氮元素的碳纳米结构催化剂有效的解决了上述问题,而生成这种材料所需的原材料有三种:作为铁源和氨腈的醋酸铁Fe(CH3-COO)2,作为氮源的NCNH2,以及作为碳源的碳纳米管(CNT)或微粒(CNP)。这种新型催化剂被命名为N-Fe-CNT/CNP,铁元素不仅使氧还原反应成为可能,并且帮助完成了反应原料的化合过程。N-Fe-CNT/CNP在碱性介质中展现出的催化性能,超过了已知所有的碳纳米结构催化剂。

    虽然此新型催化剂是含有氮元素的碳纳米管,但它的生产加工过程并不像同类催化剂那样成本高且程序繁琐,只需要把加工必须的化学试剂和原材料,按比例混合后经一些加工工艺就可以获得,大批量的生产也可以通过这种简单流程实现,除此之外此催化剂还是一种无毒材料。N-Fe-CNT/CNP在碱性电解质中展现出的稳定性和催化效能要高过铂金催化剂,也高过其它种非稀有金属催化剂,这其中就包括最新研发的VA-NCNT。N-Fe-CNT/CNP很可能取代铂金催化剂,并在提高电池组效能方面起到无与伦比的作用。新型催化剂的发现,帮助科研人员找到了把碳纳米结构材料和碱性燃料电池以及锂/锌空气电池联系起来的方法,极大程度上推动了实用性锂/锌空气电池的研发工作,为电动汽车的发展奠定了动力源基础。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0614/article_7324.html
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