新材料捕氧能力提升 “海水電池”更節(jié)能穩(wěn)定

記者12日從天津大學(xué)獲悉，該校楊全紅、凌國(guó)維、張辰聯(lián)合團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出全新能源轉(zhuǎn)化材料，這種新材料能夠“捕捉”深海中稀薄的氧分子并轉(zhuǎn)化成為電能，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，成為一種節(jié)能、穩(wěn)定的“海水電池”。最新一期國(guó)際能源領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進(jìn)能源材料》以封面文章的形式介紹了該研究成果。

深海被譽(yù)為“地球最寧?kù)o而神秘的地方”，那里生存著古老的原核生物，蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，對(duì)人類未來意義非凡。深海探測(cè)離不開穩(wěn)定的電力供應(yīng)。長(zhǎng)期以來，科學(xué)家一直希望制造出直接利用海水作為電解質(zhì)和能量來源的“海水電池”。然而，海水電池氧化還原反應(yīng)所必需的氧分子在深海環(huán)境中含量稀少，一種能夠在深海貧氧環(huán)境下高效富集氧分子的新型材料是為人類探索深海提供能源保障的關(guān)鍵。

天津大學(xué)海洋學(xué)院、化工學(xué)院聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出了“面向深海貧氧環(huán)境海水電池高效親氧催化劑”的設(shè)計(jì)策略，他們通過微波合成法制備出一種新型單原子催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種新材料能夠在貧氧環(huán)境下進(jìn)行高效氧還原催化，從而產(chǎn)生電能。用這種新材料制造的海水電池能夠在水下超千米的深海環(huán)境中穩(wěn)定供電。

“下一步，我們將在深海極端環(huán)境下測(cè)試這種新材料。”聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的張辰博士介紹，該成果現(xiàn)已同時(shí)申請(qǐng)國(guó)家專利和國(guó)際專利，“我們期待這項(xiàng)研究能夠展現(xiàn)出未來能源器件的變革性應(yīng)用場(chǎng)景，為深海能源供應(yīng)和極端環(huán)境能源保障等國(guó)家重大需求提供支撐，助力海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)。”