研究人员将废轮胎焦炭转化为高效燃料电池催化剂

2019-04-28 11:39

OFweek氢能网讯：意大利的一个研究小组已经将废物－轮胎热解的最低价值副产品－转化为用于碱性燃料电池和金属空气电池的高效氧还原反应（ORR）催化剂。关于他们工作的论文发表在“电源杂志”上。

研究小组成员Passaponti等介绍称，内燃机动力车辆数量的急剧增长在很大程度上是由于温室气体排放和固体废物处理造成的环境问题。关于后者，废旧轮胎是一个长期存在且尚未解决的问题。

目前，每年生产约15亿个废轮胎，仅包括欧洲就生产260万吨废轮胎。全世界80％以上的废旧轮胎产品集中在少数几个国家和地区，如美国、欧盟、中国、印度和日本等，这些地区已经实施了严格的协议和法规（例如欧盟指令31／1991）。

应该提到的是，轮胎磨损状态下的质量基本上与它们的生产时相同。特别是，废旧轮胎的化学成分造成严重问题。由于有毒化学品的易燃性和泄漏，大多数国家都禁止垃圾填埋场存放。基于上述原因，整个轮胎被回收用于生产用于游乐场，运动场地的垫子，以及用于制造水泥；自1994年以来，进入垃圾填埋场的废轮胎比例从2015年的60％降至5％。

热处理，例如热解，已被开发为回收有用化学品的有效策略，通常以燃料的形式或从废旧轮胎中回收。固体残留物，通常称为炭，暂时用于生产炭黑和／或活性炭，在超级电容器的活性炭电极生产方面取得了一些成功。Chars含有大量（从几个到几千ppm）不同的金属，这些金属以隔离的化学实体或颗粒物质（例如氧化物，硫化物等）的形式嵌入非均相基质中。在硫化和橡胶制造的其他阶段引入这些化合物。混合物的多样性使得从废旧轮胎中分离和回收金属变得非常困难。

而研究人员提出了一种有效的方法，利用分散在炭形成后获得的碳质基质中的纳米级金属或金属氧化物／硫化物颗粒的存在。研究人员证明，简单的后热解热处理可用于生产对电催化氧还原反应（ORR）具有高活性的材料。

该团队使用微波辅助热解（MAP）生产的炭，研究团队发现两个主要因素促成了ORR活性的增强：（1）比表面积和孔隙率大；（2）嵌入碳基质中的高浓度ZnO颗粒的存在。