據(jù)報(bào)道，近日美國科學(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(shè)計(jì)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)會(huì)刊》網(wǎng)絡(luò)版上。

該團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者、凱斯西儲(chǔ)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授莫漢·桑卡蘭表示，目前，傳統(tǒng)電極在大規(guī)模將水中的氫轉(zhuǎn)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)等方面已無計(jì)可施，而等離子電極取代傳統(tǒng)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(jié)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(nèi)的一個(gè)不銹鋼管內(nèi)，這樣在玻璃管和溶液表面之間就形成了一個(gè)微等離子；而陽極則是由銀和氯化銀組成的物質(zhì)。

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

當(dāng)電流通過該等離子時(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—可見分光光度法進(jìn)行的監(jiān)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，電流沒有出現(xiàn)任何損失。

盡管如此，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了該電池的兩個(gè)缺陷。首先，從等離子轉(zhuǎn)移而來的電子中，只有1/20的電子出現(xiàn)在還原反應(yīng)中。科學(xué)家們推測，其他電子要么將水中的氫轉(zhuǎn)化成了氫分子；要么還有他們沒有監(jiān)測到的還原反應(yīng)正在發(fā)生，計(jì)劃進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)以厘清這一點(diǎn)。另外形成等離子并誘導(dǎo)電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生所需的能量遠(yuǎn)高于使用金屬電極時(shí)誘導(dǎo)反應(yīng)發(fā)生所需要的能量。