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        新方法提供更穩(wěn)定 有效的電催化反應(yīng)
        
			
        
				2020-02-12 10:27:41
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        西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種更有效，更穩(wěn)定的方法來進(jìn)行電催化反應(yīng)。
        

        該技術(shù)使電解質(zhì)中的催化劑顆粒流化而不是將其粘合到電極上，從而避免了反應(yīng)性能的快速下降，這種現(xiàn)象被研究人員稱為疲勞。該方法可以改善電解和電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)的生產(chǎn)過程。
        

        新方法提供更穩(wěn)定 有效的電催化反應(yīng)
        

        負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的麥考密克工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)教授黃嘉興說：“人們已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的努力來尋找可以更好地耐受電化學(xué)反應(yīng)的新型高性能催化劑。” “我們開發(fā)了一種截然不同的方法，以使電催化不易衰減，不是通過尋找另一種新材料，而是通過不同的反應(yīng)來進(jìn)行的。”
        

        這項(xiàng)名為“流體電催化”的研究于2月10日在CCS Chemistry雜志上發(fā)表，并刊登在2月刊的封面上。
        

        在典型的電催化設(shè)置中，一旦將催化材料膠粘到電極上，它們就會(huì)浸入電解質(zhì)中并進(jìn)行電壓激發(fā)的反應(yīng)。由于電壓是通過電極連續(xù)施加的，因此材料會(huì)承受連續(xù)的電化學(xué)應(yīng)力。隨著時(shí)間的流逝，由于電極整體或單個(gè)顆粒上累積的結(jié)構(gòu)損壞，其催化性能可能會(huì)下降。
        

        該團(tuán)隊(duì)的方法通過使電解質(zhì)中的顆粒流態(tài)化來避免持續(xù)的壓力。現(xiàn)在，粒子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，僅在與電極碰撞時(shí)才短暫經(jīng)受電化學(xué)應(yīng)力?？偟膩碚f，各個(gè)碰撞事件的輸出合并為連續(xù)且穩(wěn)定的電化學(xué)電流。
        

        “流化電催化打破了電化學(xué)反應(yīng)的時(shí)空連續(xù)性，使催化劑更有效。” 黃說。“流體化還降低了反應(yīng)物向催化劑的傳質(zhì)極限，因?yàn)轭w粒在電解液中游動(dòng)。”
        

        Huang使用一種著名的，市售的稱為Pt / C的催化劑測(cè)試了他的想法，該催化劑由炭黑粉末制成，該炭黑粉末由鉑納米顆粒修飾，以催化氧的釋放，氫的釋放和甲醇的氧化反應(yīng)。這三個(gè)電化學(xué)反應(yīng)，在用Pt / C催化時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的性能下降，但是當(dāng)顆粒流化時(shí)，它們都顯示出更高的效率和穩(wěn)定性。
        

        該論文的第一作者，黃光前團(tuán)隊(duì)的前訪問博士后Yi-Ge Zhou說：“新策略使不穩(wěn)定的催化劑為所有三個(gè)模型反應(yīng)提供穩(wěn)定的性能。這是令人興奮的概念證明。” 。“當(dāng)我們計(jì)算其中某些反應(yīng)的單粒子效率時(shí)，它比固定粒子至少高三個(gè)數(shù)量級(jí)。我們不給它們施加壓力，而是給了粒子放松的機(jī)會(huì)，它們的效率大大提高。結(jié)果。”
        

        雖然需要做更多的工作來確定最能充分利用流化電催化作用的電化學(xué)反應(yīng)類型，但Huang認(rèn)為他的方法可以應(yīng)用于多種不同類型的材料，并產(chǎn)生更有效，更持久的電催化反應(yīng)。這可以導(dǎo)致改進(jìn)的電化學(xué)合成過程，在將能量轉(zhuǎn)換為用于大規(guī)模儲(chǔ)能的化學(xué)藥品中起重要作用。
        

        Huang說：“我希望其他研究人員考慮使用我們的方法來重新評(píng)估其催化劑?？吹揭郧氨徽J(rèn)為無法使用的催化劑變得可用將是令人興奮的。”
        
			

			
          
        
			
        
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