当前位置：首页 > 新能源 > 正文

研究人员开发类变色龙双功能催化剂可增强锌空气电池性能

盖世汽车 Elisha 2024-11-27 12:09:53

核心提示：研究人员提出一种类似变色龙的催化剂，能够根据条件改变其结构和性质，从而提高性能和耐用性。

盖世汽车讯据外媒报道，在期刊《自然通讯（Nature Communications）》上发表的一项研究中，南方科技大学等机构的研究团队报告了他们在可充电锌空气电池方面取得的进展。研究人员重点开发一种类似变色龙的双功能催化剂，旨在提高析氧和还原反应的效率，这对锌空气电池的性能十分重要。

（图片来源：nature.com）

该研究解决了现有催化剂性能有限、气液固界面复杂等问题，有助于实现更高效的储能系统，以满足人们对可持续电力解决方案日益增长的需求。

可充电锌空气电池因能量密度高和具有成本效益的生产潜力而受到关注。然而，双功能催化剂（对关键的电化学反应十分重要）的效率低，使其实际应用受限。传统催化剂往往稳定性和活性较差，特别是在不同的运行条件下。该研究强调了解催化剂内活性位点的重要性，以及开发能够适应不同电化学环境的材料。研究人员提出一种类似变色龙的催化剂，能够根据条件改变其结构和性质，从而提高性能和耐用性。

在研究过程中，研究人员系统合成并评估用于可充电锌空气电池的类变色龙双功能催化剂。该催化剂是通过将钌单原子嫁接到镍铁层状双氢氧化物（NiFe LDH）载体上而制成的。研究人员在合成时首先通过共沉淀法制备NiFe LDH，其中镍和铁盐在碱性溶液中结合并老化以形成层状结构。然后，使用湿式化学沉积技术引入钌单原子，以确保在NiFe LDH表面均匀分布。

测试结果表明，这种类变色龙双功能催化剂在OER和ORR中均表现出色，明显优于传统催化剂。该催化剂表现出高比活性和稳定性，可以在较长的循环时间内保持一致的性能。其结构能够动态调整活性位点，从而提高电化学反应的效率。研究人员认为，钌单原子是提高催化活性的关键，而NiFe LDH载体提供了坚固的框架，可以促进电子和离子传输。

这一发现对可充电锌空气电池的发展具有重要意义。这种类变色龙催化剂能够适应不同电化学条件，提高效率和寿命。研究人员指出，该合成工艺有望扩大规模，从而成为商业应用的可行选项。

此外，该研究解决了将这种催化剂集成到现有电池系统中的挑战。研究人员希望，通过进一步的研究以优化整体电池设计。