新纳米纤维标志着下一代电池发展的重要一步

佐治亚理工学院的材料研究人员创造了一种纳米纤维，可以帮助实现下一代可充电电池，并提高水电解制氢的效率。

在一项于2月27日在NatureCommunications上发表并由美国国家科学基金会赞助的研究中，研究人员描述了双钙钛矿纳米纤维的发展，可用作超快氧析出反应中的高效催化剂-其中一种潜在的电化学氢能源和新型金属空气电池的工艺。

“金属空气电池，例如未来可以为电动汽车提供动力的电池，能够在比现有电池更小的空间内储存大量能源，”乔治亚理工学院材料学院的董事MeilinLiu说。科学与工程。“问题是电池缺乏经济高效的催化剂来提高效率。这种新催化剂将改善这一过程。”

钙钛矿是指研究人员用于形成纳米纤维的催化剂的晶体结构。

“这种独特的晶体结构和成分对于提高应用的活性和耐久性至关重要，”刘说。

在合成过程中，研究人员使用了一种称为组分调整的技术-或“共掺杂”-将催化剂的固有活性提高了大约4.7倍。在静电纺丝过程中制成的钙钛矿氧化物纤维的直径约为20纳米-这是迄今为止电纺钙钛矿氧化物纳米纤维报道的最薄直径。

研究人员发现，与现有催化剂相比，新物质的氧气释放反应能力显着提高。新的纳米纤维的质量标准化催化活性比初始粉末催化剂提高了约72倍，并且比氧化铱大2.5倍，氧化铱被认为是目前标准的现有技术催化剂。

研究人员表示，催化活性的增加部分来自纳米纤维所带来的较大表面积。将钙钛矿结构合成纳米纤维也增强了其内在活性，这也提高了它作为氧气释放反应(OER)催化剂的效率。

研究人员写道：“这项工作不仅代表了开发高效耐用的OER电催化剂的进步，也可能提供对纳米结构对内在OER活性影响的见解。”

除了适用于可充电金属空气电池的开发之外，新催化剂还可以代表创造更有效的燃料电池技术的下一步，这些技术可以帮助创建可再生能源系统。

“太阳能，风能，地热能-今天变得非常便宜。但问题是那些可再生能源本质上是断断续续的，”刘说。“当没有风时，你就没有电力了。但是如果有供应过剩的话，我们可以储存来自太阳或风的能量。我们可以利用这些额外的电力来生产氢气并储存这些能量，供我们需要时使用它。”

他说，这就是新型纳米纤维催化剂可以发挥作用的地方。

“为了储存这些能量，电池仍然非常昂贵，”刘说。“我们需要一种良好的催化剂才能使水电解有效。这种催化剂可以加速水分解或金属空气电池中的电化学反应。

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