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新型高效催化劑問世 助力鋅-空氣電池實現(xiàn)大規(guī)模應用
2025年01月06日 10:34:09
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4867
安徽工業(yè)大學曾杰教授、劉明凱教授，聯(lián)合中國科學技術大學李洪良副教授設計了一種通過界面錨定策略精準調(diào)控單原子之間距離的通用方法，并利用該方法成功開發(fā)出新型高效催化劑——雙原子鐵催化劑。
鋅-空氣電池也稱為鋅-氧空氣電池，是一種體積小、電荷容量大、質(zhì)量小、能在寬廣的溫度范圍內(nèi)正常工作、無腐蝕且工作安全可靠的環(huán)保電池。由于其優(yōu)質(zhì)性能，被專家們認為是裝備電動汽車等產(chǎn)品的理想動力電源。
就在近日，安徽工業(yè)大學曾杰教授、劉明凱教授，聯(lián)合中國科學技術大學李洪良副教授設計了一種通過界面錨定策略精準調(diào)控單原子之間距離的通用方法，并利用該方法成功開發(fā)出新型高效催化劑——雙原子鐵催化劑。該催化劑在鋅-空氣電池中表現(xiàn)優(yōu)異，性能超越貴金屬鉑。相關研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》雜志。
由于鋅-空氣電池的正極催化劑材料是貴金屬鉑，而貴金屬鉑的儲量有限且價格昂貴，導致鋅-空氣電池尚未實現(xiàn)大規(guī)模應用。因此，開發(fā)出能夠替代貴金屬鉑且性能優(yōu)越的正極催化劑，實現(xiàn)鋅-空氣電池推廣應用尤為重要。
針對上述難題，科研人員創(chuàng)造性地將化學刻蝕和氮源錨定的方法相結(jié)合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，并借助界面錨定策略實現(xiàn)了對相鄰兩個鐵原子之間距離的精準調(diào)控。同時，他們還將該方法拓展應用到一系列非貴金屬催化劑中，制備出包括鐵、銅、鈷、鎳、鋅、錳等多種非貴金屬雙原子催化劑。
實驗證明，這種雙原子鐵催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、耐復雜環(huán)境能力和長時穩(wěn)定性。用這種雙原子鐵催化劑組裝的鋅-空氣電池的功率密度高達190.6毫瓦每平方厘米，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鉑催化劑組裝的鋅-空氣電池的功率密度。
新型高效催化劑的成功研發(fā)是能源技術領域的一次重要突破。這項研究為開發(fā)用于鋅-空氣電池的低成本、高性能催化劑提供了新的思路。未來，隨著技術的不斷優(yōu)化升級，鋅-空氣電池有望在更多領域發(fā)揮更加重要的作用。
素材來源：科技日報
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