電池是將化學反應轉化爲電力的設備,其中起關鍵作用的是氧還原反應(oxygen reduction)。爲了促進這種化學反應,研究人員一直使用性能穩定的白金催化劑(platinum-based catalyst),但是白金催化劑成本昂貴。如何找到成本低、性能好的其他類型催化劑是個挑戰。
研究團隊將菠菜清洗、榨汁、乾燥,再研磨成細粉,最後加入氮氣以提高性能,最後得到比頭髮薄上千倍的「碳奈米板」,可作為燃料電池和金屬空氣電池中氧化還原反應的催化劑。
研究負責人美利堅大學化學系鄒教授(Shouzhong Zou音譯)在其論文中闡述,菠菜富含鉄和氮元素,在製備成催化劑的過程中產生較少的環境有害廢物,而產物碳奈米板的催化氧還原反應性能卻很好。
鄒教授說:「可以從自然資源中得到氧還原反應所需的性能穩定的催化劑。我們的方法可以把菠菜製成性能非常好的碳素催化劑,菠菜是能重新利用的生物資源。相信在化學性能及可靠性方面,菠菜製成的催化劑都會超過現在市售的白金催化劑產品。」
他強調,「菠菜製成的催化劑還可能用於氫電池(hydrogen fuel cell)和金屬空氣電化學電池(Metal–air cell)。」
根據英國《每日郵報》報導指出,該研究是首次成功將菠菜用於製備促進氧還原反應的催化劑。研究者補充,由於菠菜易於生長和栽培,因此非常適合用作研究。研究者目前嘗試將此實驗方法,轉化爲可以實際應用的商業產品。
該研究發表於最新一期 《美國化學學會歐米伽雜志》(ACS Omega)。◇