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电力驱动的分子催化剂可以改善燃料电池

2018-05-15
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em来自耶鲁大学的化学家团队已经开发出一种设计电动分子催化剂的框架,这对于新一代燃料电池可能是至关重要的。 / em

也称为电催化剂,这些物质通过减少沿途的能量输入来提高化学反应速率。在燃料电池中,电催化剂可用于提高发电,转换和储存能量的效率。

在期刊ACS Central Science的一项新研究中,耶鲁大学教授James Mayer,前耶鲁博士Bradley McKeown研究生Michael Pegis及其他四个机构的同事研究了通过减少能量损失来改善电催化剂的各种方法。 Mayer是耶鲁大学夏洛特Fitch Roberts化学教授,是该论文的通讯作者。佩吉斯是这篇论文的第一作者。

“我们正在开发对这些催化系统的原子级理解,使我们能够想象新的方法来设计将氧气转化为水的高效系统,”Pegis说。

研究人员指出,在这种情况下,氧与水的化学反应对于燃料电池技术的进步至关重要。燃料电池利用电力形式的化学键的能量,可以为笔记本电脑,汽车和家庭提供动力。

“这一发现的关键在于它为未来的催化剂设计提供了指导方针,”Pegis说。 “分子电催化剂的氧活化已经研究了数十年,但很少有报道说明了合理的设计原则来指导未来的研究。我们通过识别催化剂结构和活性之间的关系获得了巨大的洞察力,现在已经掌握了什么样的基序来提高效率。“

他补充说,该研究的一个重要特点是强调质子和电子的流动。

该研究的其他合着者包括西北太平洋国家实验室的Neeraj Kumar和Simone Raugei,南佛罗里达大学的Kai Lang,华盛顿大学的Derek Wasylenko和波士顿学院的X. Peter Zhang。

出版物:Michael L. Pegis等人,“酸性有机溶液中Homogenous Electrocatalytic Oxygen Reduction Rates Correlate with Reaction Overpotential”,ACS Cent。 2016; DOI:10.1021 / acscentsci.6b00261

来源:耶鲁大学吉姆谢尔顿