大力水手梦想成真：菠菜真的能为燃料电池供电了!

这也令研讨人员感到惊奇，美国大学化学系的 Shouzhong Zou 和他的团队尝试用菠菜来改进燃料电池的功能时，发现菠菜的供电效果意外的好。

在他们的概念验证试验中，他们用从当地超市买来的菠菜制造一种富碳催化剂，可用于燃料电池和金属空气电池。

菠菜被用作燃料电池中氧复原反响 (ORRs)所需的高功能催化剂的前体。传统上，燃料电池运用的是铂基催化剂，但铂不只十分贵重和难以取得，并且在某些条件下容易发生化学中毒。因而，研讨人员研讨了生物衍生的碳基催化剂来替代铂，但在制备资料的本钱效益和无毒方面存在瓶颈。邹说 :“咱们能买到菠菜有点走运。”由于菠菜的铁和氮含量很高。

“现在，咱们的办法的确需求在原猜中增加更多氮，由于虽然菠菜一开始就含有许多氮，但在制造进程中，一些氮会丢失。”

当然，Zou 和他的团队并不是第一个发现菠菜的电化学奇观的人，虽然其他研讨也曾将这种绿叶蔬菜用于其他用处。例如，2014 年的一项研讨从菠菜中提取活性炭来制造电容器电极，而最近的一篇论文将菠菜基纳米复合资料作为光催化剂。菠菜除了富含铁和氮 (这两种元素都是 ORRs 的必需成分)，并且易于栽培，并且 “比铂金要廉价得多，”Zou 弥补道。

起先，这种以菠菜为质料的催化剂的制备听起来很像制造一种像奶昔配方，令人存疑，首先将新鲜的叶子洗净，然后磨成汁，然后冷冻干燥，这种冻干的果汁然后被磨成粉末，三聚氰胺参加其间作为氮促进剂。像氯化钠和氯化钾这样的盐很像厨房里用的食盐，这些盐被增加进去，关于构成小孔增加反响的外表积是必要的。纳米薄片是由菠菜 - 三聚氰胺 - 盐复合资料在 900 摄氏度下通过几回热解而制成的。“明显…… 咱们能够优化制备这种资料的方法 (使其更高效)。”

一个有用的催化剂意味着一个更快，更有用的反响。就燃料电池而言，这能够增加电池的能量输出。这便是纳米薄片的多孔性起效果的当地。“虽然咱们称它们为纳米薄片，”Zou 说，“但当它们堆在一起时，就不像一堆坚实的纸了。“盐的增加发明了小孔，让氧气能够穿透资料，而不是只进入外外表。”“咱们需求让它具有满足的渗透性，以便…… 一切活泼的点都能够被使用。”

美国大学研讨小组对菠菜青睐有加的另一个要素是，它是一种可再生的生物质资源。“可持续发展是咱们考虑的一个十分重要的要素，”Zou 说。他弥补称，有待探究的一个大问题是，咱们怎么才干防止 “与餐桌上的饭”竞赛。(生物燃料出产现已引起人们对粮食作物会从饥饿的肚子搬运过来的忧虑。)“第二个问题是，咱们怎么在催化剂制备进程中下降碳脚印…… 由于现在咱们在制备进程中运用了高温。假如咱们能找到不同的办法来完成这一点，然后取得相同类型的资料，这将削减能源消耗，并明显削减碳脚印。”

虽然成果很有期望，但还有很长的路要走。Zou 提示说，到现在为止，这项研讨仅仅一个原则性的证明。“在谈到实践应用时，咱们需求十分当心，由于在 (试验室)条件下表现出色的东西，或许会在实践设备中变得更具挑战性。”他还说，另一个需求进一步研讨的方面是，虽然菠菜衍生的催化剂在碱性条件下的功能优于铂基催化剂，但在酸性介质中的功能就没有那么高效了。“所以很明显，咱们还需求做一些调整，看看他们是否能在必定的 pH 范围内作业。”

一个完好的原型明显是下一步，在燃料电池中测验从菠菜中提取的催化剂。Zou 供认：“这是我的试验室现在没有的专业知识。”“咱们正在考虑与其他团队协作，或许咱们能够在这个范畴堆集专业知识，由于这是必要的一步。”