價格低廉生長容易 還能環保永續 菠菜催化劑 讓電池更高效

編譯/韋士塔 |2021.01.30
1016觀看次
字級
波菜不僅是食物,還能變成高效燃料電池的催化劑。圖/美聯社
科學家把菠菜中高密度的分子用於工業用途。圖/美聯社
研究人員嘗試運用菠菜的光合作用機制,提高電池效率。圖/美聯社

編譯/韋士塔

製造高效燃料電池的關鍵是催化劑,優良的催化劑能讓電池產生更快速、更有效率的化學反應,從而提高能量輸出。目前的燃料電池通常使用鉑基(Pt-based)催化劑,透過氧還原反應(oxygen reduction)轉化為電力,但美國科學家正嘗試使用波菜製作催化劑,不僅更環保,成本更低,效率也可能更高。

美利堅大學(American University)的研究人員在《科學》(Science)期刊中指出,他們一直尋找成本低、性能好的催化劑;菠菜價格低廉,易於生長,其成分富含鐵和氮,在科學領域有著悠久的歷史;數十年來,科學家嘗試把菠菜的光合作用和電化學特性,應用在工業用途。

2012年時,美國范德堡大學(Vanderbilt University)的科學家曾嘗試使用菠菜製作「生物混合」(biohybrid)太陽能電池。此外,中國大陸研究人員也曾在2014年發表論文,探討從菠菜中收集活性炭作為電容器電極的實驗;去年,一組中國大陸科學家則研究以菠菜製作奈米複合材料,作為光觸媒。

近來,研究人員使用菠菜製造催化劑,改善燃料電池的性能;他們把菠菜的葉子洗淨、磨成汁再冷凍乾燥,接著磨成粉末,並加入三聚氰胺;此外,研究人員還加入氯化鈉和氯化鉀,幫助形成小孔以增加化學反應的表面積,讓氧氣可以穿透材料,提高電池的能量輸出。

實驗數據顯示,以菠菜為原料的催化劑,比鉑基催化劑更有效。報告指出:「菠菜是一種可再生的生物質,其化學活性和穩定性,甚至優於當前普遍使用的商用鉑基催化劑。鉑礦的數量稀缺、成本昂貴,且容易產生化學毒素。」

研究人員指出,永續發展是他們考慮使用菠菜的重要因素,也正在思考如何解決催化劑生產過程產生的碳足跡,因為目前的製作程序需使用高溫,把這些複合材料在攝氏900度的溫度下分解,製成奈米薄片。若能使用不同的方法獲得相同類型的材料,將可減少能源消耗,顯著減少碳排放。

高效、環保的電池,足以牽動多項產業的發展,包括電動車、智慧手機和軍事裝備。以電動車為例,純電池驅動的電動車近年來銷售量持續升高,關鍵因素就是電池技術的進步。若能開發出能量密度更高、使用壽命更長和成本更低的電池,將可助製造商搶占商機。菠菜的應用技術若能突破,將讓電池更符合電動車的環保理念,也將有助吸引更多重視環保的消費者。

研究人員強調,他們的創新方法能夠把菠菜製成高性能催化劑,但目前的實驗仍只是在初期階段,距離商業應用還有一段距離。在實驗室環境中表現出色的產品,實際應用時可能面臨其他挑戰;但最重要的是,「最新結果證實,我們能夠利用自然資源的氧還原反應,製造具有環保永續性的高活性碳基催化劑」。

熱門新聞
訂閱電子報
台北市 天氣預報   台灣一週天氣預報

《人間福報》是一份多元化的報紙,不單只有報導佛教新聞,乃以推動祥和社會、淨化人心為職志,以關懷人類福祉、追求世界和平為宗旨,堅持新聞的準度與速度、廣度與深度,關懷弱勢族群與公益;強調內容溫馨、健康、益智、環保,不八卦、不加料、不阿諛,希冀藉由優質的內涵,體貼大眾身心靈的需要、關懷地球永續經營、延續宇宙無窮慧命,是一份承擔社會責任的報紙。自許成為「社會的一道光明」的《人間福報》任重而道遠,在秉持創辦人星雲大師「傳播人間善因善緣」的理念之際,更將堅持為社會注入清流,讓福報的發行為人間帶來祥和歡喜,具體實現「人間有福報,福報滿人間」的目標。

App

聯絡我們 隱私權條款

Copyright © 2020 人間福報 www.merit-times.com
All Rights Reserved.