UNIST开发海水发电储能“海水电池”…用木材残渣提升性能

Published 18 Feb.2025 09:34(KST)

Updated 01 Aug.2025 08:25(KST)

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UNIST Lee Donguk教授团队开发以木质素和尿素为基础的高性能海水电池催化剂

以废弃物来源物质展现类似铂催化剂的性能，发表于《Chemical Engineering Journal》

海水电池是一种利用海水来储存和释放电能的下一代能源存储装置。

实现商业化的关键在于开发廉价的催化材料，而UNIST研究团队已经开发出了这样的催化剂。

UNIST Lee Dongwook 教授团队在木材废弃物中加入尿素，开发出了用于海水电池的高性能催化剂。该催化剂能够降低海水电池中产生的过电压，并通过提高反应速度，使电能可以更快速地释放出来。

研究团队成员（右上角起按顺时针方向）：教授 Lee Dongwook，研究员 Lee Jinhoon，第一作者、研究员 Hong Jihwan，博士 Baek Myeongjin。UNIST 提供

以往通常使用铂等高价材料作为催化剂。

研究团队开发的催化剂以廉价的木质素和尿素为基础。木质素是构成木材15∼35%的成分，是造纸工艺或生物燃料生产过程中剩余的副产物。工业废水中主要含有的尿素则富含氮元素。

将这种木质素在800℃下焚烧后，再在同一温度下与尿素反应，木质素内部各处就会被掺入（掺杂）氮元素，从而生成高性能催化剂。分析结果显示，取代木质素中特定碳原子位置而进入的氮元素大幅降低了放电所需的能量。

将开发出的催化剂涂覆在海水电池电极上进行性能测试后发现，其表现与铂催化剂相当。尤其是其过电压比铂（Pt/C）催化剂更低。过电压越低，充电所得电能中能够通过放电取出的能量比例就越高。

最大功率密度也达到15.76兆瓦/平方厘米，与铂催化剂的16.15兆瓦/平方厘米接近。最大功率密度是与放电速度相关的指标。

海水电池的结构（左）和已开发催化剂的结构（右）。

能源化学工程系教授 Lee Dongwook 表示：“这一成果不仅可以替代昂贵的贵金属催化剂，还提出了一种最大化生物质和工业废弃物价值的碳中和路径”，“今后也有望应用于金属-空气电池等多种能源存储系统。”

本次研究由UNIST能源化学工程系硕士研究生 Hong Jihwan 和硕士研究者 Song Inwoo 作为第一作者参与，在韩国研究财团（NRF）“中坚研究者资助项目”和“纳米·未来材料源头技术开发项目”的支持下完成。

研究成果发表于国际学术期刊《化学工程期刊》（Chemical Engineering Journal）2月刊。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。