研究人员探讨NiO/石墨烯作为电催化剂在燃料电池中的应用

据国外媒体报道，随着世界向零碳排放迈进，需要性能增强的低成本绿色技术来满足未来的能源需求。研究人员挖掘了大量的领先材料来解决绿色技术带来的问题。为了探索氧化镍体系作为燃料电池替代电催化剂的潜力，Springer Proceedings in Physics series发表了该书的一篇会议论文。

(来源:AZOM)

燃料电池:让世界摆脱对化石燃料的依赖

研究人员认为，燃料电池技术将有助于结束世界对化石燃料的依赖。这些技术能量密度高，可以减少碳排放，有助于应对气候变化。在这种电池中，燃料的能量转化为电能，但是燃料的电氧化速度很慢，所以需要电催化剂。

传统的燃料电池使用贵金属，如钯和铂纳米颗粒作为电催化剂。这些资源稀缺且有，降低了它们的效率。将这些贵金属与过渡金属如镍和钌形成合金可以降低中风险和资源需求。过渡金属氧化物因其丰富的储量、增强的电化学性能和稳定性以及无性而成为贵金属的合适替代品。这些金属氧化物具有多种氧化态，可以提供不同的电氧化反应位点，产生不同的结合能。此外，带电实体无需混合就可以固定在过渡金属氧化物表面。但是，这种材料也有一些缺点，如导电性差会影响电催化活性。

提高氧化镍的电催化性能

为了解决氧化镍的问题，研究人员提出利用石墨烯生产复合材料，石墨烯已经与纳米粒子和聚合物一起用于许多领域，如储能设备和电化学传感器。石墨烯可以在复合材料中引入更多的活性位点，减少活性物质团聚，从而提高稳定性和效率。

产生氧化镍/石墨烯电催化剂

本文描述的研究表明，所开发的氧化镍/石墨烯纳米复合材料可以用作葡萄糖氧化的电催化剂。

室温下将六水合氯化镍加入到十二烷基硫酸钠/氧化石墨烯水溶液中，合成纳米复合材料。通过剧烈搅拌产生均匀的溶液，并向其中加入尿素和乙醇。将溶液在160℃下热处理，并在高压釜中加热10小时，然后将所得干粉在500℃下退火5小时，以制备氧化镍/石墨烯纳米复合材料。

氧化镍颗粒的分析显示，纳米棒形态将在没有石墨烯的情况下聚集。在复合材料中，这些纳米颗粒均匀分散在石墨烯上，进一步防止了聚集。观察到这些纳米复合材料是具有狭缝状孔的介孔结构，这是由氧化镍纳米粒子的局部聚集引起的。与纯氧化镍纳米粒子相比，纳米复合材料对葡萄糖氧化物的还原能力提高了两倍。这是因为石墨烯纳米片阻止了氧化镍的聚集，促进了电极界面的电子转移。

这项研究创造的新燃料电池进一步显示出增强的特性。与纯氧化镍纳米颗粒相比，稳定性和电流密度明显提高。在测试过程中，新型葡萄糖燃料电池的开路电压达到了0.756 V，此外，在微生物燃料电池中，这种纳米复合材料的功率密度为3.63Wm-2。

本研究的结论是，该纳米复合材料因其大的比表面积而具有优异的电催化活性，并且通过发展氧化镍纳米颗粒的电网络改善了石墨烯表面的电子转移。此外，氧化镍-石墨烯纳米复合材料/铂的组合也表现出很强的氧化还原能力和稳定性。

未来的发展

本文的研究表明，氧化镍/石墨烯纳米复合材料具有明显的电催化潜力。这使它成为一种有吸引力的燃料电池材料，可用于许多行业的各种领先设备。据国外媒体报道，随着世界向零碳排放迈进，需要性能增强的低成本绿色技术来满足未来的能源需求。研究者挖掘了大量的先导材料来解决……带来的问题通过绿色科技。为了探索氧化镍体系作为燃料电池替代电催化剂的潜力，Springer Proceedings in Physics series发表了该书的一篇会议论文。

(来源:AZOM)

燃料电池:让世界摆脱对化石燃料的依赖

研究人员认为，燃料电池技术将有助于结束世界对化石燃料的依赖。这些技术能量密度高，可以减少碳排放，有助于应对气候变化。在这种电池中，燃料的能量转化为电能，但是燃料的电氧化速度很慢，所以需要电催化剂。

传统的燃料电池使用贵金属，如钯和铂纳米颗粒作为电催化剂。这些资源稀缺且有，降低了它们的效率。将这些贵金属与过渡金属如镍和钌形成合金可以降低中风险和资源需求。过渡金属氧化物因其丰富的储量、增强的电化学性能和稳定性以及无性而成为贵金属的合适替代品。这些金属氧化物具有多种氧化态，可以提供不同的电氧化反应位点，产生不同的结合能。此外，带电实体无需混合就可以固定在过渡金属氧化物表面。但是，这种材料也有一些缺点，如导电性差会影响电催化活性。

提高氧化镍的电催化性能

为了解决氧化镍的问题，研究人员提出利用石墨烯生产复合材料，石墨烯已经与纳米粒子和聚合物一起用于许多领域，如储能设备和电化学传感器。石墨烯可以在复合材料中引入更多的活性位点，减少活性物质团聚，从而提高稳定性和效率。

产生氧化镍/石墨烯电催化剂

本文描述的研究表明，所开发的氧化镍/石墨烯纳米复合材料可以用作葡萄糖氧化的电催化剂。

室温下将六水合氯化镍加入到十二烷基硫酸钠/氧化石墨烯水溶液中，合成纳米复合材料。通过剧烈搅拌产生均匀的溶液，并向其中加入尿素和乙醇。将溶液在160℃下热处理，并在高压釜中加热10小时，然后将所得干粉在500℃下退火5小时，以制备氧化镍/石墨烯纳米复合材料。

氧化镍颗粒的分析显示，纳米棒形态将在没有石墨烯的情况下聚集。在复合材料中，这些纳米颗粒均匀分散在石墨烯上，进一步防止了聚集。观察到这些纳米复合材料是具有狭缝状孔的介孔结构，这是由氧化镍纳米粒子的局部聚集引起的。与纯氧化镍纳米粒子相比，纳米复合材料对葡萄糖氧化物的还原能力提高了两倍。这是因为石墨烯纳米片阻止了氧化镍的聚集，促进了电极界面的电子转移。

这项研究创造的新燃料电池进一步显示出增强的特性。与纯氧化镍纳米颗粒相比，稳定性和电流密度明显提高。在测试过程中，新型葡萄糖燃料电池的开路电压达到了0.756 V，此外，在微生物燃料电池中，这种纳米复合材料的功率密度为3.63Wm-2。

本研究的结论是，该纳米复合材料因其大的比表面积而具有优异的电催化活性，并且通过发展氧化镍纳米颗粒的电网络改善了石墨烯表面的电子转移。此外，氧化镍-石墨烯纳米复合材料/铂的组合也表现出很强的氧化还原能力和稳定性。

未来的发展

本文的研究表明，氧化镍/石墨烯纳米复合材料具有明显的电催化潜力。这使它成为一种有吸引力的燃料电池材料，可用于许多行业的各种领先设备。

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