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意大利研究小組將廢輪胎焦炭轉(zhuǎn)化為高效電池催化劑

2019-04-29 09:54  來源:OFweek氫能網(wǎng)  瀏覽:  

意大利的一個研究小組已經(jīng)將廢物 - 輪胎熱解的最低價值副產(chǎn)品 - 轉(zhuǎn)化為用于堿性燃料電池和金屬空氣電池的高效氧還原反應(yīng)(ORR)催化劑。關(guān)于他們工作的論文發(fā)表在“電源雜志”上。

研究小組成員Passaponti等介紹稱,在很大程度上是由于內(nèi)燃機動力車輛數(shù)量的急劇增長溫室氣體排放和固體廢物處理造成的環(huán)境問題。關(guān)于后者,廢舊輪胎是一個長期存在且尚未解決的問題。

目前,每年生產(chǎn)約15億個廢輪胎,僅包括歐洲就生產(chǎn)260萬噸廢輪胎。全世界80%以上的廢舊輪胎產(chǎn)品集中在少數(shù)幾個國家和地區(qū),如美國、歐盟、中國、印度和日本等,這些地區(qū)已經(jīng)實施了嚴格的協(xié)議和法規(guī)(例如歐盟指令31/1991)。

應(yīng)該提到的是,輪胎磨損狀態(tài)下的質(zhì)量基本上與它們的生產(chǎn)時相同。特別是,廢舊輪胎的化學(xué)成分造成嚴重問題。由于有毒化學(xué)品的易燃性和泄漏,大多數(shù)國家都禁止垃圾填埋場存放?;谏鲜鲈?,整個輪胎被回收用于生產(chǎn)用于游樂場,運動場地的墊子,以及用于制造水泥; 自1994年以來,進入垃圾填埋場的廢輪胎比例從2015年的60%降至5%。

熱處理,例如熱解,已被開發(fā)為回收有用化學(xué)品的有效策略,通常以燃料的形式或從廢舊輪胎中回收。固體殘留物,通常稱為炭,暫時用于生產(chǎn)炭黑和/或活性炭,在超級電容器的活性炭電極生產(chǎn)方面取得了一些成功。Chars含有大量(從幾個到幾千ppm)不同的金屬,這些金屬以隔離的化學(xué)實體或顆粒物質(zhì)(例如氧化物,硫化物等)的形式嵌入非均相基質(zhì)中。在硫化和橡膠制造的其他階段引入這些化合物?;旌衔锏亩鄻有允沟脧膹U舊輪胎中分離和回收金屬變得非常困難。

而研究人員提出了一種有效的方法,利用分散在炭形成后獲得的碳質(zhì)基質(zhì)中的納米級金屬或金屬氧化物/硫化物顆粒的存在。研究人員證明,簡單的后熱解熱處理可用于生產(chǎn)對電催化氧還原反應(yīng)(ORR)具有高活性的材料。

該團隊使用微波輔助熱解(MAP)生產(chǎn)的炭,研究團隊發(fā)現(xiàn)兩個主要因素促成了ORR活性的增強:(1)比表面積和孔隙率大; (2)嵌入碳基質(zhì)中的高濃度ZnO顆粒的存在。

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