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中科院海洋所在綠色能源電化學(xué)腐蝕防護研究取得新進(jìn)展

2023-06-01 13:24:47 作者：腐蝕與防護來源：腐蝕與防護分享至：

近日，國際學(xué)術(shù)期刊《納米能源》在線報道了中科院海洋研究所在綠色能源電化學(xué)腐蝕防護研究的最新成果。該所海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點實驗室從推動實現(xiàn)電化學(xué)腐蝕防護過程綠色化出發(fā)，面向海洋波浪能利用，開發(fā)了可獨立供能的摩擦納米發(fā)電機陰極保護系統(tǒng)。

金屬腐蝕嚴(yán)重影響海洋鋼結(jié)構(gòu)服役壽命，電化學(xué)防護是延長金屬服役年限的重要手段。然而傳統(tǒng)的陰極保護存在著能源和資源浪費、環(huán)境污染等問題，為了解決這一難題，開發(fā)新型清潔能源實現(xiàn)電化學(xué)腐蝕防護過程綠色化勢在必行。

近年來，摩擦納米發(fā)電機（TENG）可以收集和捕獲周圍環(huán)境中的機械能，并能將其轉(zhuǎn)化成電能已引起廣泛關(guān)注，摩擦納米發(fā)電機技術(shù)基于不同材料之間的接觸起電和靜電感應(yīng)耦合效應(yīng)，具有材料可用性廣、重量輕、成本低、低頻能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點。海洋環(huán)境中存在豐富的可利用的機械能，如風(fēng)能、波浪能、潮汐能等，這為利用摩擦納米發(fā)電機實現(xiàn)電化學(xué)腐蝕防護綠色化提供了便利的能量來源。

記者從該所海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點實驗室了解到，研究從推動實現(xiàn)電化學(xué)腐蝕防護過程綠色化出發(fā)，面向海洋波浪能利用，開發(fā)了具有可獨立供能的摩擦納米發(fā)電機陰極保護系統(tǒng)。

聚焦復(fù)合電介質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移機制，綜合考慮電荷產(chǎn)生、傳輸、俘獲和耗散等因素，研究團隊設(shè)計了三聚氰胺泡沫(MF)/MXene/Ecoflex@TiO2MXene/PDMS復(fù)合電介質(zhì)材料。該復(fù)合電介質(zhì)中MXene的均勻分布使得復(fù)合材料具有較強的電負(fù)性和導(dǎo)電性，并能形成大量的微電容，有利于復(fù)合電介質(zhì)中表面電荷的生成、轉(zhuǎn)移和保持。

另外，TiO2納米管陣列薄膜的高介電性能和電子俘獲能力的雙重功能有利于提升電學(xué)性能的輸出。

復(fù)合電介質(zhì)電荷傳輸和捕獲的協(xié)同效應(yīng)機制及TENG輸出性能

在這些工作的基礎(chǔ)上，團隊設(shè)計了可將周圍環(huán)境中機械能轉(zhuǎn)化為電能的摩擦納米發(fā)電機，并組建了新型陰極保護系統(tǒng)，展示了其在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。同時，研究團隊設(shè)計了一種以K3[Fe(CN)6]為指示劑的原位微電解池觀察系統(tǒng)，對陰極保護效果進(jìn)行評價。