咖啡因對燃料電池也有用,千葉大學開發新型電極成分

2024-03-16 07:00:00    編輯: Alan Chen
導讀 日本千葉大學應用化學與生物科技系近日於線上開放科學期刊《通訊化學》,公布新研究成果,指出燃料電池的電極部位若採用咖啡因,可降低鉑使用量,不但顯著增加發電效率,也可大幅減少生產成本。 燃料電池一直是科...


日本千葉大學應用化學與生物科技系近日於線上開放科學期刊《通訊化學》,公布新研究成果,指出燃料電池的電極部位若採用咖啡因,可降低鉑使用量,不但顯著增加發電效率,也可大幅減少生產成本。

燃料電池一直是科學和產業界不停研究的動力解決方案,由於一般電池使用壽限較短,燃料電池的結構只要有燃料就可以不停的產生電力。

目前燃料電池主要使用氫作為燃料來源,原理是經過陽極的氫會產生氫離子和電子後,氫離子通過電解質到達陰極,電子則通過外部線路產生電力,而氫離子、電子和氧在陰極結合後會產生水。

不過水的產生會影響燃料電池發電效率,水與電極組件上的鉑(Platinum)結合後,會幹擾催化效果中的氧氣還原反應(Oxygen Reduction Reaction, ORR)。

此外鉑一公克要價近 30 美元,因此燃料電極上所需要的大量鉑使生產成本始終高居不下。

因此由星永宏教授率領的千葉大學團隊,在研究中發現若在電極上增加咖啡因,可在電極上形成一層表面降低氫氧化鉑產生,因此提高發電效率,研究結果顯示加了咖啡因的燃料電池效率比起原本高出 11 倍。

除了效率較高外,降低氫氧化鉑產生也代表電極製作需要的鉑原料減少,也可有效降低燃料電池生產成本。

不過研究也指出要讓咖啡因有效達到增進效率的成果,電極上的鉑原子排列方式也有很大影響,團隊在研究中列出了 Pt(100)、Pt(110)和 Pt(111)三種排列方式,結果後兩種出現顯著效率提升,第一種則沒有多大變化。

研究團隊認為新的發現未來將對燃料電池開發有顯著影響,未來將努力朝商用化方向進展。

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