科学家们开发出双重用途的可充电电池

煤油灯科技2023-09-05 11:26

可充电电池将电荷储存于电极材料中,而氧化还原流电池则利用储存在附着在电极上的储罐中的化学物质。科学家们最近设计了一种混合电池系统,不仅能存储和提供电力,还能在流动系统中产生有用的化学物质。

在使用过程中,糠醛-氢氧化镍电池将生物质来源的糠醛转化为糠醇或呋酸。

糠醛是由农业生物质中常见的戊糖糖生成的小分子,被认为是一个重要的平台化学品,可用于获得多种中间体,用于各种应用。它可以被氧化成呋酸,即食品防腐剂和制药和香料合成中间体。

当还原时,糠醛转化为糠醇,糠醇是树脂、香精和药物的前体。中国北京清华大学的段豪宏和一支研究团队已成功在混合流电池的工作过程中获得这两种增值化学品,提高了电池系统的成本效益。

在充电时,标准可充电电池将电荷储存在电极中,并在放电时将其输入电路。另一种电池类型,氧化还原流电池,将电荷储存在化学物质中,化学产品在两种状态之间循环,并保持在电池内。结合这两个概念,研究人员调查了这种电池在存储或提供能量的同时能够产生额外化学品的程度。

一个突破性的进展是阳极的双功能金属催化剂。这种催化剂是由铑-铜单原子合金制成的,可以在电池充电时将含电解质的糠醛平滑地转化为糠醇,而在电池放电时形成呋酸。对于阴极,研究人员确定了一种镍氢氧化钴掺杂材料,类似于传统镍锌或镍金属氢化物电池使用的阴极材料。

这种组合导致了一个真正的双用途电池系统:在充电(使用太阳能电池)之后,四个串联的混合电池能够驱动各种设备,包括LED灯和智能手机,同时在电池循环过程中不断产生糠醇和呋酸,这些化学品通过流动系统进行离散输送。

作者们发现,这种新型混合电池在能量密度和功率密度方面可与许多常见电池相媲美,但同时提供功率和增值化学品。在存储1千瓦时的能量时,可以生产0.7千克的糠醇,并在系统提供0.5千瓦时(制冷机可以运行几个小时)时生产1千克的呋酸。然而,糠醛会持续供应到系统中,产品必须与电解质分离。

该团队的混合概念是改善可充电电池的可持续性和成本效益的一步,但仍需要进一步发展这一概念。

 

---煤油灯科技victorlamp.com编译整理---

你可能也喜欢这些文章

科技互联网,科技,资讯,动态,洞察,量子,计算,AI,人工智能,机器人,区块链,Web3,分布式,操作系统,OS,芯片,视频,深度,论文