纤维状非对称超级电容器与微生物燃料电池的双功能阳极新进展发表于《Angew. Chem. Int. Ed.》

随着现代化电子设备正趋向小型化、可穿戴化的方向快速发展,新型柔性、可穿戴供能装置的开发也逐渐引起人们广泛的关注。其中柔性纤维状能源装置可以直接通过传统的纺织技术将其与可穿戴化电子装置进行有效结合并予以供能,因此其设计与开发成为了研究的热点。作为两类各具特色的能源装置,一方面微生物燃料电池可以借助微生物降解污水中的有机物,实现从废弃化学能源到电能的转化,另一方面超级电容器可以将微弱的电能进行储存,并以大功率放电的形式驱动电子装置,满足大部分供能需求。所以开发具有柔性纤维状结构的微生物燃料电池和超级电容器具有重要的现实意义。与此同时,设计具有双功能的电极材料将有望实现新型产能-储能一体化自驱动型供能系统的开发,并极大地推动新型可再生能源的有效开发。然而这一关键技术的开发与应用仍极大受限于电极材料的发展。

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最近,我院卢锡洪副教授与香港科技大学杨世和教授合作共同开发了一种氮与低价钼共掺杂的MoO3纳米线基纤维状双功能阳极。他们首先通过在碳纤维表面水热生长一层均匀的MoO3纳米线。接着提出了一种可控双掺杂的策略,通过控温氨气热处理的方法,实现MoO3导电性、有效活性位点数、以及电化学稳定性的有效调控,从而达到其电化学性能的最优化。优化得到的双掺杂MoO3纳米线纤维电极在作为微生物燃料电池与超级电容器的双功能阳极应用方面表现出优异的性能。基于此阳极组装的纤维状柔性超级电容器有效储能密度达到2.29 mWh cm-3,组装的纤维状柔性微生物燃料电池最大输出功率达到0.76 μW cm-1。这样一种双功能的阳极材料将极有希望应用于自驱动型能源系统的开发中。相关成果最近发表在Angew. Chem. Int. Ed.上,并被该杂志评为Very Important Paper.,于明浩博士研究生为该第一作者 (Minghao Yu, Xinyu Cheng, Yinxiang Zeng, Zilong Wang, Yexiang Tong, Xihong Lu,* and Shihe Yang*. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 128, 6874 –6878) 题为“Dual-Doped Molybdenum Trioxide Nanowires: A Bifunctional Anode for Fiber-Shaped Asymmetric Supercapacitors and Microbial Fuel Cells”

上述研究工作得到了童叶翔教授的大力支持和国家自然科学基金、广东省自然科学杰出青年基金、国家大学生创新计划和中山大学开放性实验等项目的资助。

文章链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201602631/abstract;jsessionid=A4F0CCC29D12672C98D569707CF2B8CA.f02t02


文章录入:院办      责任编辑:郑培钦
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