近日，清华大学化学系王定胜教授、李亚栋院士领导的课题组在甲酸电氧化领域取得突破，相关工作以“负载在氮掺杂碳上的单原子Rh：一种甲酸氧化的电催化剂”（Single-atom Rh/N-doped carbon electrocatalyst for formic acid oxidation）为题在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）发表。 燃料电池是一种理想的能量来源，它可以以环境友好的方式将化学能转换为电能。氢氧燃料电池作为航空飞船的主要燃料，在上世纪80年代就已经得到了发展，近年来氢氧燃料电池在汽车上的应用也有了突飞猛进的提高。然而氢氧燃料电池需要用体积大且危险的高压氢气作为其燃料，这限制了氢氧燃料电池的发展。而直接甲酸燃料电池(DFAFCs)由于其体积小，毒性小，nafion@膜的穿透率低等优点，被认为是未来便携式电子设备最有前途的电源之一。在之前的研究中，负载型纳米级钯和铂通常被认为是DFAFCs的阳极反应甲酸电氧化（FOR）中最有效的催化剂，并得到了深入的研究。然而，由于FOR催化剂质量活性较低和一氧化碳抗毒性较差， DFAFCs阳极材料的发展达到了一个瓶颈，极大地阻碍了其应用。 SA-Rh/CN的合成路径示意图及其表征 在本工作中，研究人员使用主-客体合成策略成功地合成负载原子分散Rh的氮掺杂碳催化剂(SA-Rh/CN)，发现尽管Rh纳米颗粒对甲酸氧化活性很低，但是SA-Rh/CN却具有极好的电催化性能。与最先进的催化剂Pd/C和Pt/C相比，SA-Rh/CN的质量活性分别提高了28倍和67倍。有趣的是，在CO剥离实验中，我们发现虽然纳米级Rh催化剂对CO毒性十分敏感，但是SA-Rh/CN很难吸附CO并且可以在很低的电压下氧化CO，这说明SA-Rh/CN对CO毒化几乎免疫。经过长期反应的测试后，SA-Rh/CN中的Rh原子具有抗烧结的能力，并因此在30000s的CA测试或者20000圈ADT测试后活性几乎没有改变。在组装电池的实验中，SA-Rh/CN的质量比能量密度在不同温度下分别是商业钯碳催化剂的8.8倍（30oC），14.8倍（60oC）和14.1倍（80oC）,这也说明了SA-Rh/CN在DFAFCs的应用中具有很高的潜力。最后，研究者用密度泛函理论（DFT）计算了Rh单原子甲酸氧化的机理。研究者发现在SA-Rh/CN上，甲酸根路线更为有利。和Rh纳米颗粒具有较低的CO吸附能垒不一样，SA-Rh/CN上的Rh单原子吸附CO能垒较高，以及与CO的相对不利的结合，使SA-Rh/CN具有极高的CO抗毒性。 这一发现将传统的甲酸电氧化催化剂的质量比活性提高了一个数量级，并且很好地解决了传统纳米催化剂的CO毒化问题。该发现有助于在燃料电池领域取得突破，并有望应用于便携式电子设备上。 本论文的通讯作者是王定胜教授、李亚栋院士，清华大学博士后熊禹是本文的第一作者。本研究受到国家自然科学基金委和科技部的经费资助。 论文链接： https://www.nature.com/articles/s41565-020-0665-x

产品详细介绍

电现象资源箱  型号：QWD1209 实验清单： 摩擦起电实验 简单电路实验 导体与绝缘体判断实验 电能的转化实验

我校发明了一种小型、低成本的铁电高分子柔性传感器，简单地贴合在手腕等部位，即时采集脉搏波信号，获得节律、波形等与心血管功能密切相关的参数。传感器能追踪健身和服用血管扩张药状态下脉搏波的变化；精确区分心脏输出的主波和次级反射/重搏波，评估血管硬化程度。传感器能耗为微瓦级，扣式锂电池驱动预计可工作两年；与智能手环等相整合，可在线关注心血管系统健康，定制个性化健身和心脏药物服用计划。该研究曾入围2016春季美国材料研究学会iMatSci的20个项目。

本发明公开了一种自适应太阳能充电控制器，它是一种利用太阳能向蓄电池充电的控制器，包括蓄电池电压采样电路、温度检测电路、太阳能电池板电压采样电路、太阳能电池板对蓄电池充电的控制电路、负载控制和保护电路。充电由场效应管ＩＲＬ３８０３Ｓ控制，它比一般的可控电子开关转换速度快，而且导通电阻很小。单片机采用ＰＷＭ蓄电池充电模式，保证蓄电池工作在合理的状态，提高蓄电池的使用寿命，同时单片机输出的数字信号控制串接在输出回路的场效应管ＩＲＬ３８０３的通与断。蓄电池接反时，不会烧坏保险及损坏控制器任何部件，负载电路具有过载和短路保护功能。该控制器高效率、电路简单、能够避免太阳能电池板阵列结温过高。 本控制器使用专用CPU芯片和软件实现了充电过程的智能化控制，主要特点包括： 1. 控制器兼容各种充电策略，对于不同种类的蓄电池（如密封铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等）无需更改系统硬件，只需载入不同软件即可实现不同的充电算法，从而满足不同电池的充电要求，使充电过程更加高效可靠。 2. 具有完善的软硬件保护功能，如过充保护、过放保护、短路过流保护、过载保护等，保证了控制器的可靠性。 3. 为实现充电过程控制和保护功能，提供光电池和蓄电池电流电压的高精度测量功能，蓄电池和环境温度的检测功能。 4. 具有蓄电池放电控制功能。蓄电池放电过程与光电池充电相匹配，按照要求可以实现多种充放电模式。 5. 使用PWM（脉冲宽度调制）方式充电过程，保证了较高的充电效率，增加了充电控制的灵活性。 6. 硬件系统全部采用工业级芯片，能够在高温、寒冷、潮湿等恶劣环境下工作。 7. 控制器空闲时工作于低功耗状态，进一步降低系统功耗，提高了充电效率。 主要技术指标： 系统电压24/12V；过充电压26.4/13.2V；过放电压22.2/11.1V；温度补偿-5mV/℃；充电回路压降≤0.26V；放电回路压降≤0.15V；额定充电电流5A；额定负载电流5A；空载损耗≤6mA；工作温度-35℃至55℃。 应用范围： 太阳能的利用对解决能源和环境问题具有重要意义，而能量的存储和释放是利用太阳能的关键技术，太阳能充电控制器可广泛应用于太阳能利用的领域。太阳能充电控制器可以用于太阳能路灯、太阳能广告灯、太阳能草坪灯等的蓄电池充电控制中，其应用范围和前景广泛。