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一支研究團(tuán)隊在鋅空氣電池（ZABs）領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，通過開發(fā)新型雙原子催化劑（DACs），顯著提升了電池的氧還原反應(yīng)（ORR）效率，使其在能量密度、循環(huán)壽命等方面表現(xiàn)優(yōu)異，有望推動該技術(shù)的實際應(yīng)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(dǎo)，相關(guān)成果已發(fā)表于數(shù)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(yīng)的緩慢動力學(xué)。傳統(tǒng)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(jié)合形成多孔結(jié)構(gòu)（Fe1Co1-N-C），在堿性環(huán)境下展現(xiàn)出更高的催化活性。該催化劑通過計算模型優(yōu)化設(shè)計，并采用硬模板法和CO2活化工藝合成，其微孔結(jié)構(gòu)有效促進(jìn)了反應(yīng)物的傳輸，從而提升整體性能。 實驗結(jié)果顯示，F(xiàn)e1Co1-N-C催化劑的氧還原活性遠(yuǎn)超商用鉑催化劑�；谠摯呋瘎┑匿\空氣電池具有1.51伏的開路電壓和1079瓦時/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(nèi)均保持穩(wěn)定性能，并實現(xiàn)了超過3600小時的工作壽命和7200次循環(huán)，遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)。 這項突破性研究為鋅空氣電池的實際應(yīng)用掃清了技術(shù)障礙，有望推動清潔能源存儲技術(shù)的快速發(fā)展。 《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com） |
