新闻及香港科大故事
2022

新闻
科大研发纳米多孔锌电极 即弃碱性锌电池也可充电
香港科技大学(科大)的研究团队成功研制了一款新的电极设计,令日常生活中常见的非充电碱性锌电池变成可充电,有助推动更广泛使用充电池。
在智慧城市与全球数码化的时代,电池的重要性与日俱增。 然而,市面上大部分电池都是「一次电池」,不能充电。 用完即弃的一次电池不但加重堆填区的负担,更对环境构成严重威胁。
与其他种类的一次电池相比,碱性锌电池生产成本低、安全,而且能量密度高,常用于手电筒和遥控器等家居用品。 由于优点众多,全球各地的研究人员一直努力探索令碱性锌电池变为可充电的可能性,但相关的研究尚未令电池达至理想的效果。
要把碱性锌电池变成可充电并非易事,原因是锌金属的电化学反应难以逆转。 当电池放电时,锌电极内的锌颗粒被一层厚而不均匀的绝缘锌氧化物包围,因而失去了金属表面和传导电子的特性──两项 令电极能再次充电的必要因素。

新闻
科大研发全球最耐久的氢燃料电池
香港科技大学(科大)的研究团队研发了一款崭新的氢燃料电池,不仅刷新了这种电池的最高耐久性记录1,且更具成本效益,有助推动绿色能源的普及化及实现碳中和目标。
氢燃料电池利用氢及氧来发电,发电过程不会产生二氧化碳、悬浮粒子及其他有机会引致烟雾及健康问题的空气污染物,所以一直被视为较洁净的电能来源。虽然氢能对环境造成较少损害,亦已发展了一段时间,但始终未能大规模商业化。原因是氢燃料电池依赖电催化剂(electrocatalyst)发电。但催化剂一般由铂制成,这种金属不仅成本高昂,产量亦稀少。
科学家们一直努力寻找譬如铁-氮-碳等较常见而廉价的物质作为铂替代品,惟这些物质的催化发电效能兼耐久性均欠佳。
近日,由科大化学及生物工程学系邵敏华教授带领的团队,研发出一个新配方,不仅大幅降低铂于催化剂的所需含量达八成,更刷新氢燃料电池发电耐久性的世界记录。
虽然这款新型混合催化剂的铂含量极低,但经过十万次电压循环2的加速压力测试后,其催化效率仍维持在百分之97;而现时一般的催化剂经过了三万次的加速压力测试后,效率大跌逾五成。团队的另一项测试亦显示,氢燃料电池使用了新型混合催化剂后,即使持续运作超过200小时3,催化效果也没有出现下降。
催化剂效能出众,其中一个原因是它有三个不同类型的活性中心(active site) 进行催化作用,较只有一个活性中心的传统催化剂多。由原子分散的铂、单原子铁,以及铂铁合金纳米粒子所组成的新型混合催化剂,可以加快催化速度,产生的催化作用亦较铂催化剂高出3.7倍。理论上,催化性能愈好,燃料电池所产生的功率也会愈大。