克莱姆森大学
在这幅图中，绿色燃料(酒精)由图像顶部的绿色液滴表示，它与姜黄素包裹的金纳米粒子相互作用，有效地产生能量(图像底部的火花)
鸣谢:拉克什曼·文特拉普拉加达和斯里·赛·普拉萨德·纳亚克 姜黄是一种在大多数厨房都能找到的香料，它含有一种提取物，可以产生更安全、更高效的燃料电池
克莱姆森纳米材料研究所(CNI)的研究人员及其来自印度Sri Sathya Sai高等教育研究所(SSSIHL)的合作者发现了一种新的方法，将姜黄中的物质姜黄素与金纳米粒子结合起来，创建一种电极，这种电极需要100倍的能量来有效地将乙醇转化为电能
虽然研究小组必须做更多的测试，但这一发现使取代氢作为燃料电池原料的目标更近了一步
“在碱性介质中醇氧化的所有催化剂中，我们制备的催化剂是迄今为止最好的，”CNI的创始董事和R
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科学学院的鲍恩物理学教授
燃料电池通过化学反应发电，而不是燃烧
它们用于为车辆、建筑、便携式电子设备和备用电源系统供电
氢燃料电池效率高，不会产生温室气体
虽然氢是宇宙中最常见的化学元素，但它必须来自天然气和化石燃料等物质，因为它在地球上仅以化合物形式与液体、气体或固体中的其他元素一起自然存在
必要的提取增加了氢燃料电池的成本和环境影响
此外，燃料电池中使用的氢气是一种压缩气体，这给储存和运输带来了挑战
乙醇，一种从玉米或其他农业饲料中提取的酒精，比氢气更安全，也更容易运输，因为它是液体
拉克希米·文特拉普拉达是拉奥以前的学生，曾在CNI担任研究助理，他也是SSSIHL的校友
“与此同时，我们不想要非常昂贵的电极或不环保的合成聚合物基板，因为这违背了我们的初衷
我们希望在燃料电池的生产过程和制造燃料电池的过程中看到一些绿色的东西
" 研究人员将注意力集中在燃料电池的阳极，乙醇或其他原料在这里被氧化
燃料电池广泛使用铂作为催化剂
Ventrapragada说，但是铂会因为一氧化碳等反应中间体而中毒
这也很昂贵
研究人员使用黄金作为催化剂
研究人员没有使用导电聚合物、金属有机框架或其他复杂材料将金沉积在电极表面，而是使用姜黄素，因为它的结构独特
姜黄素被用来修饰金纳米粒子以稳定它们，在纳米粒子周围形成多孔网络
研究人员以比先前研究低100倍的电流将姜黄素金纳米颗粒沉积在电极表面
Ventrapragada说，如果没有姜黄素涂层，金纳米颗粒会聚集，减少暴露于化学反应的表面积
“没有这种姜黄素涂层，性能很差，”饶说
“我们需要这种涂层来稳定和创造纳米颗粒周围的多孔环境，然后它们在酒精氧化方面做得非常好
“酒精氧化行业有很大的推动力
这一发现是实现这一目标的绝佳手段
下一步是扩大工艺规模，并与工业合作者合作，他们可以真正制造燃料电池，并为实际应用建造燃料电池堆，”他继续说道
但是这项研究可能比改进的燃料电池有更广泛的意义
Ventrapragada说，这种电极的独特性能可能有助于未来在传感器、超级电容器等方面的应用
在与SSSIHL研究小组的合作中，Rao的团队正在测试电极作为传感器，可以帮助识别多巴胺水平的变化
多巴胺与帕金森氏病和注意力缺陷多动症等疾病有关
Rao说，当研究小组成员测试从健康志愿者身上获得的尿液样本时，他们可以使用这种电极测量多巴胺，达到批准的临床范围，与今天使用的标准方法相比，这种方法具有成本效益
“在项目的开始阶段，我们没有想到镀金姜黄素可以支持其他应用
然而，在酒精氧化实验结束之前，我们相当有信心其他应用是可能的，”Ventrapragada说
“虽然我们对原子水平上发生的事情没有完全的了解，但我们可以肯定的是姜黄素正在以一种可以将其自身用于其他应用的方式稳定金纳米粒子
" 纳米能源杂志在一篇题为“一种新型多孔金-姜黄素纳米复合材料的绿色合成，用于超高效醇氧化”的论文中发表了这一发现
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