一支研究團隊在鋅空氣電池(ZABs)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,通過(guò)開(kāi)發(fā)新型雙原子催化劑(DACs),顯著(zhù)提升了電池的氧還原反應(ORR)效率,使其在能量密度、循環(huán)壽命等方面表現優(yōu)異,有望推動(dòng)該技術(shù)的實(shí)際應用。該研究由日本東北大學(xué)材料科學(xué)高等研究所(WPI-AIMR)主導,相關(guān)成果已發(fā)表于數字催化平臺。 鋅空氣電池是一種具有潛力的儲能技術(shù),但其性能受限于氧還原反應的緩慢動(dòng)力學(xué)。傳統鉑基催化劑成本高且易受污染,而新型雙原子催化劑由鐵(Fe)和鈷(Co)與氮(N)、碳(C)結合形成多孔結構(Fe1Co1-N-C),在堿性環(huán)境下展現出更高的催化活性。該催化劑通過(guò)計算模型優(yōu)化設計,并采用硬模板法和CO2活化工藝合成,其微孔結構有效促進(jìn)了反應物的傳輸,從而提升整體性能。 實(shí)驗結果顯示,Fe1Co1-N-C催化劑的氧還原活性遠超商用鉑催化劑;谠摯呋瘎┑匿\空氣電池具有1.51伏的開(kāi)路電壓和1079瓦時(shí)/千克鋅(Wh kgZn-1)的高能量密度。此外,電池在2至600毫安/平方厘米(mA cm-2)的電流密度范圍內均保持穩定性能,并實(shí)現了超過(guò)3600小時(shí)的工作壽命和7200次循環(huán),遠超現有技術(shù)。 這項突破性研究為鋅空氣電池的實(shí)際應用掃清了技術(shù)障礙,有望推動(dòng)清潔能源存儲技術(shù)的快速發(fā)展。 《每日科學(xué)》網(wǎng)站(www.sciencedaily.com) |