科學(xué)家開(kāi)發(fā)出等離子電極電池

美國科學(xué)家使用等離子替代固體金屬塊做電極，制造出了一種新的電化學(xué)電池。最新技術(shù)有望為燃料電池的設計和制造、氫燃料電池的制造以及納米材料和聚合物的合成開(kāi)辟新的道路。最新研究發(fā)表在最新一期《美國化學(xué)學(xué)會(huì )期刊》（JACS）網(wǎng)絡(luò )版上。

該團隊領(lǐng)導者、凱斯西儲大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授莫漢·?？ㄌm表示，目前，傳統電極在大規模將水中的氫轉化為氫氣以及將二氧化碳還原為有用的燃料和乙醇等商用化學(xué)物質(zhì)等方面已無(wú)計可施，而等離子電極取代傳統電極除了有上述好處之外，還可減少昂貴金屬的使用，降低成本。

研究人員將亞鐵氰化鉀和氯化鉀組成的電解質(zhì)溶液填入由兩個(gè)玻璃缸與一塊玻璃管相結合形成的一塊電化學(xué)電池中。在該電池的陰極部分，氬氣被壓入置于溶液上方很短距離內的一個(gè)不銹鋼管內，這樣在玻璃管和溶液表面之間就形成了一個(gè)微等離子；而陽(yáng)極則是由銀和氯化銀組成的物質(zhì)。

?？ㄌm表示，在大氣環(huán)境中形成的等離子很不穩定，難以控制，且破壞性很強，而最新研制出的等離子源在常溫常壓下非常穩定，因此使用這種等離子作為電池的電極，能很好地對穿過(guò)等離子和電池電解質(zhì)溶液分界面的電子的傳遞和轉移情況進(jìn)行研究和控制，從而更好地觀(guān)察電池內的“蛛絲馬跡”并對其運行情況進(jìn)行控制。

當電流通過(guò)該等離子時(shí)，電子將電解質(zhì)溶液中的鐵氰化物還原到亞鐵氰化物。使用紫外—可見(jiàn)分光光度法進(jìn)行的監測表明，溶液以一種相對恒定的速率逐漸減少，并且每個(gè)鐵氰化物分子都被還原成一個(gè)亞鐵氰化物分子。隨著(zhù)電流不斷增加，還原速率也逐漸增大，而且在電極兩邊進(jìn)行的測試表明，電流沒(méi)有出現任何損失。

盡管如此，科學(xué)家們也發(fā)現了該電池的兩個(gè)缺陷。首先，從等離子轉移而來(lái)的電子中，只有1/20的電子出現在還原反應中?？茖W(xué)家們推測，其他電子要么將水中的氫轉化成了氫分子；要么還有他們沒(méi)有監測到的還原反應正在發(fā)生，計劃進(jìn)行新實(shí)驗以厘清這一點(diǎn)。另外形成等離子并誘導電化學(xué)反應發(fā)生所需的能量遠高于使用金屬電極時(shí)誘導反應發(fā)生所需要的能量。