#新能源材料周报#低成本高性能的纸状电极

新能源材料一周纵览048期
20160328-20160403

本期导读：电解液pH值可间接影响燃料电池的电化学反应；可用于模拟光致激发反应的开源软件；量丰价廉的钙元素可作为液体电池新材料；硅纳米线提升光解制氢速率；低成本高性能的纸状电极；用于太阳能电池的透明木材；新型催化剂直接将生物材料转化为燃料；高效水解催化剂：超出历史记录三倍。

1、电解液pH值可间接影响燃料电池的电化学反应
Hydrogen oxidation and evolution reactions in fuel cells slow down because of hydrogen binding

美国德拉瓦大学与哥伦比亚大学的研究人员研究了在燃料电池中影响氢气氧化反应和析出反应的因素，发现电解液的pH值直接影响了电池中氢气键合的能量，并进一步影响上述反应。利用循环伏安法，研究人员在不同pH下，确定了在每一个负载的金属纳米粒子上沉积的氢的电位，并观察到一个线性的关系，即高pH值导致电位有一个正向的偏移。这一研究结果发表在Science Advances期刊上。

2、可用于模拟光致激发反应的开源软件
A new computer program simulates the important process of photoexcitation

光致激发反应可用来将太阳能转换为稳定的电能，为了推进该技术的进一步发展，布法罗大学的研究人员开发出了一款开源的软件Libra，用来构建研究者自己的算法，研究某种物质或者电子态随着时间推移的发展。该软件支持诸多新型材料的模拟计算，方便在不进行实验的前提下研究材料的性能，省时省力，可作为科研工作者有力的辅助工具。这一研究成果发表在Journal of Computational Chemistry 期刊上。

3、量丰价廉的钙元素可作为液体电池新材料
A new recipe for liquid batteries

麻省理工大学的研究团队发现钙元素可以用来作为液态电池的负极材料以及熔融电解液。该研究团队首先设法将钙和镁的熔点降低了300℃的同时保持其高电压优势，其次，他们利用氯化锂和氯化钙的混合物，重新合成了电池的电解液，加速了电子的扩散，提高了输出的能量。同时，研究人员表示，现有的研究成果并不是最终的方案，而仅仅是液体电池新的起点。这一研究成果发表在NATURE COMMUNICATIONS 期刊上。

4、硅纳米线提升光解制氢速率
Researchers move one step closer to sustainable hydrogen production

欧洲多个国家的研究人员联合进行了一项研究，利用长度仅为50nm的纳米线，增加了二氧化钛的制氢速率，从而进一步推动了光解制氢的发展。这一研究的原理十分简单，二氧化钛吸收太阳光，进行化学反应产生氢气。但由于这一反应所需的电子和空穴带有相反的电荷，两者趋向于发生快速的反应。为了阻止该反应的发生，研究人员将纳米线的长度缩短为15-50nm。这一研究成果发表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

5、低成本高性能的纸状电极
Engineers build paperlike battery electrode with glass-ceramic

美国堪萨斯州立大学的研究人员利用碳氧化硅玻璃和石墨烯设计出了纸状的电极材料。这种电极的重量仅为传统电极的十分之一，1000次充放电循环后容量保持率仍保持在100%左右，且低温性能优异。同时，由于这种电极不需要使用金属集流体以及聚合物粘结剂，因此其比容量可高达600mAh/g。这一研究成果发表在Nature Communications期刊上。

6、用于太阳能电池的透明木材
Wood windows? Swedes develop transparent wood material for buildings and solar cells

瑞典皇家理工学院的研究人员开发出了一款新的透明木质材料，可用于制造太阳能电池。透明的木材是一种木质单板，其中的木质素已经利用化学方法除去。在除去木质素后，木材变的十分白亮，再经过纳米剪裁处理，就可以得到透明的木质材料。该研究的下一步计划是提高材料的透光性。这一研究成果发表在Biomacromolecules期刊上。

7、新型催化剂直接将生物材料转化为燃料
A step away from fossil fuels? Scientists breakdown plant material without chemicals for the first time

曼彻斯特大学的研究人员合成了一种金属络合铌磷酸盐，小颗粒的金掺杂在材料表面，可用来分解木质素并将其转化为燃料。这种催化剂可以有效地分解碳-氧键，因此可以用来直接将生物材料转化为液体材料，而不需要化学预处理，从而节省了大量的能源。这一研究结果发表在Nature Communications期刊上。

8、高效水解催化剂：超出历史记录三倍
New Catalyst is 3 Times Better at Splitting Water

美国的研究人员开发出一种新型的催化剂，可将已有的水解制氢的速率提高3倍。该催化剂由铁、钴和钨三种含量丰富的元素组成。研究人员首先将原材料混合成浆料，并在室温下将浆料变为凝胶，随后，这种凝胶干燥成白色粉末，颗粒表面有大量的微孔，增加了表面积，促进化学物质吸附及反应。这一合成方法简单易行，成本低廉，产品一致性好，且还有很大的提升空间。这一研究成果发表在Science期刊上。

本期周报由材料人新能源周报小组Carl供稿，材料牛编辑整理。

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