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千葉大學利用咖啡因開發出新型電極成分
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》﹐公佈新研究成果﹐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)結合後會干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﹐研究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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