在燃料电池中将NiO/石墨烯作为电催化剂的应用

随着世界朝着零碳排放的发展，需要具有增强性能的低成本绿色技术来满足未来的能源需求。已经对使用先进材料来克服绿色技术问题进行了重大研究。亚博网站下载为了探索镍氧化物系统作为燃料电池的替代电催化剂的潜力，会议文件已发表在施普林格物理程序系列书籍。

学习：Nio/石墨烯的纳米复合材料作为燃料电池中有效的电催化剂。图片来源：koya979/shutterstock.com

燃料电池：使世界远离化石燃料依赖性

燃料电池已被提议作为一种技术，将有助于结束世界对化石燃料的依赖。这些技术具有高能量密度，此外，它们减少了碳排放，有助于打击气候变化。电池中的燃料的能量转化为电力，但是燃料的电氧化速度缓慢，促进了对电催化剂的需求。燃料电池设计中遇到的关键问题是中型化学物质的燃料交叉和催化剂中毒。

常规的燃料电池使用贵金属（例如钯和铂纳米颗粒）作为电催化剂，但这些资源很少。yabo214此外，中毒会降低其效率。通过创建具有过渡金属（例如镍和氟芬）的这些贵金属的合金，可以减少中毒和资源需求。

由于其丰度，增强的电化学性能，稳定性和无毒性，过渡金属氧化物已成为贵金属的合适替代品。这类金属氧化物具有多种氧化态，这些氧化态提供不同的电氧化反应位点，此外，它们产生了不同的结合能。此外，充电的实体在过渡金属氧化物的表面上保持不足。

由于这些特性，已经探索了过渡金属氧化物，以用于储能，氢生产，传感器等。特别是氧化镍已被探索为合适的替代电催化剂。锂离子电池和传感器中镍氧化物的研究表现出了材料的显着潜力，但确实遭受了一些缺点。电催化活性可能会因电导率差而阻碍。

改善镍氧化镍的电催化特性

为了克服镍氧化物所经历的问题，已经提出了使用石墨烯生产复合材料的问题。亚博网站下载石墨烯已与纳米颗粒和聚合物一起用于许多应用，例如储能设备和电化学传yabo214感器。石墨烯将更多的活性位点引入复合材料中，从而减少活性材料团聚并增强稳定性和效率。亚博网站下载

创建镍氧化物/石墨烯电催化剂

会议论文中提出的研究证明了氧化镍/石墨烯纳米复合材料的发展，以用作葡萄糖氧化反应的电催化剂。

视频来源：TEDX Talks/YouTube.com

将镍氯化物六水合添加到室温十二烷基硫酸钠/氧化石墨烯溶液中，以合成纳米复合材料。这是剧烈搅拌的，以创建一个均匀的溶液，并将其添加到尿素和乙醇上。该溶液在160处进行热处理^oC在高压灭菌器中持续10个小时，并将最终的干粉进行500小时的退火过程5小时^oC创建镍氧化物/石墨烯纳米复合材料。

对镍氧化物颗粒的分析显示出一种纳米棒状的形态，在没有石墨烯的yabo214情况下进行了团聚，在复合材料中，这些纳米颗粒均匀地分散在石墨烯上，从而进一步防止了聚集。观察到纳米复合材料本质上是介孔的，其裂隙样孔由于镍氧化物纳米颗粒的局部聚集作用。yabo214

与纯镍氧化物纳米颗粒相比，纳米复合材料显示出氧化葡萄糖还原的增加两倍。yabo214这是由于石墨烯纳米片防止氧化镍聚集以及在电极界面处增强的电子传递。

在研究中创建的新型燃料电池展示了进一步增强的特征。与纯镍氧化物纳米颗粒相比，稳定性和电流密度都显着提高。yabo214测试后，新型的葡萄糖燃料电池达到了0.756 V的开路电压。此外，纳米复合材料的功率密度为3.63 wm^-2在微生物燃料电池中。

该研究得出的结论是，纳米复合材料的上电催化活性是由于较大的表面积和通过镍氧化物纳米颗粒的电网络的发展而改善了电子横流的电子转移。yabo214镍 - 氧化镍 - 石膏纳米复合材料/铂也表现出增强的氧化甲烷还原和稳定性。

未来

在会议文件提出的研究中，证明镍氧化物/石墨烯纳米复合材料具有明显的电催化剂电位。这使其成为燃料电池的有吸引力的材料，可以在众多行业的各种最先进的设备中使用。

进一步阅读

Baruah，K（2021）Nio/石墨烯的纳米复合材料作为燃料电池中有效的电催化剂[在线的]会议记录28^Th全国冷凝物理会议|rd.springer.com。可用网址：https://rd.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-5407-7_26

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