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海菠萝壳+血液废物=金属空气电池催化剂!新发现将推助力下一代能源设备

2022年2月21日

海菠萝是一种可食用的海鞘,在日本是一种美味佳肴,东北地区以其海菠萝生产而闻名,在日本被称为霍亚。现在,一个研究小组发现了每年被丢弃的海菠萝壳的新用途。

 

在 Hiroshi Yabu 教授的带领下,该团队证明了海菠萝壳中纤维素纳米纤维的碳化可以制备高质量的碳,当与畜牧业的血液废物混合时,具有与稀有金属相似的电性能。

 

该发现有望应用于下一代能源设备,如燃料电池、金属空气电池,并显示出作为水电解系统电催化剂的潜力。

 

 

用海菠萝壳纤维素纳米纤维和干血粉制造催化剂。图片来源:东北大学

 

氧还原反应对于能源设备至关重要。这些设备中的阴极通常使用铂和氧化铱作为电催化剂,但这些都是稀土材料,因此价格昂贵。

 

科学家们已经探索了替代碳源,但这些碳源涉及大量的 CO 2排放。Yabu 和他的团队已经证明,这个过程既可持续又不含金属。

 

牲畜血液中含有大量的血红素铁、氮和磷。尽管如此,畜牧业每年要处理数千吨干血废物,污染河流、湖泊和溪流。

 

“在日本,血液废物自古以来就被用作漂白剂,”Yabu 指出:“这是由于碳的吸附功能和其他元素成分的催化作用。”

 

同时,纤维素纳米纤维被广泛用作聚合物材料的增强材料,具有高度结晶的结构,使其具有最佳的机械和热性能。纤维素纳米纤维传统上来自木材生物质,但研究小组确定了海菠萝,因为它们与其他海洋生物一样,在高温下加热时表现出更高的结晶度并产生显着的石墨结构。

 

在加热之前将血块和纤维素纳米纤维混合。从那里获得并分析了粉末状碳合金。

 

该研究的详细信息发表在《先进材料科学与技术》杂志上。

 

Yabu 相信,这一发现将带来更绿色的社会和更可持续的未来。他说:“我们可以利用两种工业废料,历史上难以处理的废料,并将它们用于生产绿色氢气。”

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