新能源材料一周纵览046期
20160314-20160320

本期导读：夏威夷空军使用垃圾发电；新微生物电池：尿液也能发电；生物燃料电池：再也不用担心番茄卖不出去了；纳米催化剂让水分解简便化；纳米金为燃料电池插上隐形的翅膀；科学家用面包霉菌制造环保电极材料；石墨烯助力锂离子电池； 二维CH3NH3PbI3钙钛矿作为光电材料“前途光明”。

1、夏威夷空军使用垃圾发电
Hawaii Air Force unit getting own power grid that uses trash

去年乌克兰电网系统遭受入侵，据称其直接造成约70万个家庭在圣诞前夜陷入一片黑暗。美国空军研究实验室为了避免这类事件的再次发生，向夏威夷珍珠港联合基地投资六百八十万美元用于建造一个使用垃圾发电的系统，这是世界上第一个配备独立电网的空军基地，也是有史以来最大的一次对垃圾发电系统的测试。建造完成之后，珍珠港空军基地将具备更强的自我保护能力。

2、新微生物电池：尿液也能发电
Smaller, cheaper microbial fuel cells turn urine into electricity

微生物燃料电池可以将可再生的生物能量（例如：尿液）转变为电能，但是这种电池成本昂贵，因为电池的阴极需要铂金属来加速反应。近日英国的一个研究团队发明了一种新型的电极，这种电极由碳和钛制得，通过实验，研究员发现当阴极的长度由4mm增加到8mm时，输出能量可以增加十倍；而且，将三个燃料电池连接之后，输出能量是单个工作的十倍。

相关研究成果发表在Electrochimica Acta上。

3、生物燃料电池：再也不用担心番茄卖不出去了
Generating electricity with tomato waste

摆放在货架上的番茄只是土地生产的一部分，仅仅美国弗罗里达州每年就有396000吨不能售卖的番茄，如果让这些番茄在土地上腐烂，会产生甲烷，这是一种危害性很大的温室气体。美国的一个研究团队使用生物燃料电池将那些不能售卖的番茄转变为电。尽管初步的测试显示10毫克的番茄只能产生0.3瓦的电，但是科学家通过理论计算发现：每年弗罗里达州不能售卖的番茄所产生电可供迪士尼乐园运转90天。现在，科学家们正在努力提高这种电池的效率。

4、纳米催化剂让水分解简便化
Ni3FeN Nanoparticles: An Efficient Overall Water Splitting Electrocatalyst

水分解产生氢气用于燃料电池，有望解决社会能源需求。然而，光解水是热力学不稳定过程，在许多电催化剂表面放出氢和氧气需要高过电位，并且找到具有析氢和析氧反应双功能的催化剂极具挑战性。物理化学技术研究所的铁瑞张及其同事报道的Ni3FeN纳米粒子，在低过电位下析氢和析氧反应表现出极高活性，并比大多数非贵金属催化剂和Pt/C要好，具有广阔的市场应用前景。

相关研究成果已发表在Advanced Energy Materials上。

5、纳米金为燃料电池插上隐形的翅膀
Fuel cells get support from gold nanoparticles

燃料电池能否广泛使用，取决于使用催化剂的性能，纳米黄金粒子已被作为一种理想的解决方案。九州大学国际碳中性能源研究所的研究人员，通过开发新的催化剂载体类型，已经找到制作纳米金的方法。特制的聚合物包裹石墨烯载体，控制粒子成核和生长，为生产均匀、高活性金纳米粒子催化剂提供理想环境，从而加快氧化还原和燃料电池产电速率。这也许是氧化还原反应甚至燃料电池的巨大飞跃。

相关研究成果已发表在Scientific Reports上。

6、科学家用面包霉菌制造环保电极材料
Could bread mold build a better rechargeable battery?

英国邓迪大学的一项最新研究表明，面包霉菌可用来制造可充电电池的环保电极材料。研究人员在混合有尿素和MnCl2的营养液中培养粗糙脉胞菌，随后发现长分枝的菌丝生物矿化并被矿物质包覆多层。热处理后，只剩下碳化的生物质和锰氧化物。进一步的研究发现，这些物质具有优异的电化学性能，可应用在超级电容器或者锂离子电池领域。

这一研究成果近期发表在Current Biology期刊上。

7、石墨烯助力锂离子电池
Graphene renders low local current density to inhibit growth of lithium dendrites

清华大学的研究人员近日提出了一种非堆叠的石墨烯纳米结构金属锂负极材料，可以用来抑制锂离子电池中锂枝晶的生长，并提升电池的电化学性能。研究人员发现降低电流密度，就可以有效地抑制锂枝晶的生长。因此，他们设计出了一种具有超高比表面积的非堆叠石墨烯纳米材料，同时利用一种双盐基质电解液，获得了更稳定的固体电解质膜（SEI），最终这种石墨烯基负极材料表现出了优异的电化学性能。

这一研究成果发表在 Advanced Materials期刊上。

8、 二维CH3NH3PbI3钙钛矿作为光电材料“前途光明”
Two-dimensional CH3NH3PbI3 perovskite: a new promising optoelectronic material

苏州大学的研究人员制造出了世界上最薄的CH3NH3PbI3二维钙钛矿纳米薄膜。这种高性能薄膜由两步法制成，具有三角形或者六边形的形状，其厚度可与单个细胞相当，仅有1.3nm，同时，随着组成成分以及厚度的变化，他们的光致发光性能也可发生相应的变化。利用这种材料制成的光电探测器，其对光敏感性不仅大大提高，可探测光谱范围也得到了极大的拓展。

该研究工作被刊发在ACS Nano期刊上。