中科大《AFM》:实现强大稳定性的高功率密度锌空气燃料电池! 2024-08-02 08:58:16 金属空气燃料电池由于其高能量密度、生态友好和低成本而成为下一代储能系统必不可少的。但是,金属空气燃料电池的低功率密度和脆弱的稳定性严重阻碍了它们的大规模应用。特别是对于未来的智能电网来说,高效、稳定的电源输出对于应急备用电源必不可少。这些缺点主要归因于空气电极上发生的缓慢的四电子氧还原反应(ORR)。尽管已经投入了大量资金来制造高效和非贵金属电催化剂以改善其催化活性和稳定性,在空气电极上实现稳定有效的ORR仍然是一个挑战。具有高能量密度、生态友好和低成本的金属-空气燃料电池为未来的电力系统带来了显着的高安全性。然而,低功率密度和高电流密度稳定性的迫在眉睫的挑战限制了它们的广泛应用。为此,来自中国科学技术大学的Tianpei Zhou等人在《Advanced Materials》上发表题为“纳米孔电催化剂优化具有高稳定性的超高功率密度锌-空气燃料电池的三重传输”的文章。论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202003251 在这项研究中,突出了具有强大稳定性的超高功率密度Zn-空气燃料电池。从受限纳米孔的耐水效应中受益,高活性钴簇电催化剂驻留在特定的纳米孔中,并具有稳定的三相反应区,从而实现了电子传导、氧气扩散和离子迁移的协同优化,最终进行电催化。结果显示,所建立的锌空气燃料电池在高电流密度放电(在100 mA cm-2下>90 h)下表现出最佳的稳定性,并具有出众的功率密度(峰值功率密度:> 300 mW cm-2) ,比功率:500 Wgcat-1)与大多数报道的非贵金属电催化剂相比。这些发现将为高级金属空气燃料电池系统的电催化剂的合理设计提供新的思路。 图1.纳米孔中的钴簇示意图 图2.电催化性能示意图 图3.锌空气燃料电池各项示意图 a)锌空气燃料电池及其空气电极的示意图。b)Co / PC和Co / CNT产品的比电导和静态水接触角测量。c)含Co / PC,Co / CNT和Pt / C的锌空气燃料电池的极化和功率密度曲线。c)含Co / PC,Co / CNT和Pt / C的锌空气燃料电池的极化和功率密度曲线。d)电流密度为0至150 mA cm-2的基于Co / PC的锌空气燃料电池的放电曲线。e)与以前的工作相比,最大比功率和相应的放电电流密度。f)在100 mA cm-2下基于Co / PC的燃料电池的长期放电曲线 图4.纳米孔连接效应示意图。 a)扩大的催化层的纳米孔结构示意图。 b)涌入各种纳米孔的水的毛细作用记录为时间的函数。 c)从纳米孔扩散到水库的离子数量随时间变化,随纳米孔大小的变化而变化。 d)归一化的渗透阻力(左纵坐标)和离子扩散率(右纵坐标)与纳米孔尺寸的关系。 图5.局部结构分析示意图本文成功展示了具有强大稳定性的高功率密度Zn-空气燃料电池。受益于纳米孔连接效应,特定纳米孔中的电催化剂形成了丰富的稳定的气-固-液三相反应区,从而提高了传质能力,这充分利用了活性位点和强大的稳定性。正如预期的那样,已建成的Zn-空气燃料电池在100 mA cm-2的高电流密度下具有300 mW cm-2以上的超高功率密度和90个小时以上的长期耐用性,这表明了它具有很强的商业应用的发展前景。这项研究将大大加速高性能金属空气燃料电池的开发。(文:SSC) 赞 (0) 相关推荐 全球新型电池发展趋势及应用场景分析 2021-04-19 一.电池发展史 01.从伏特堆到锂离子电池 1799年,意大利物理学家Alessandro Volta发明了第一款电池(Vlotaic Pile伏特堆),他利用锌片(阳极)和铜片 ... 科研人员利用MIL 氧还原反应(ORR)是系列电化学能量转换器件(如金属-空气电池.燃料电池)中的重要阴极反应.商业上,主要选用铂(Pt)基材料作为ORR电催化剂驱动反应进行.而Pt金属储量稀少.价格高昂,不利于大规模应 ... 中国海洋大学Mater. Today Energy:级次孔双碳电催化剂实现高效氧还原 第一作者:盖慧玉,薛松 通讯作者:黄明华,江河清 通讯单位:中国海洋大学,中科院青岛生物能源与过程研究所 研究背景 考虑到日益严重的环境污染和有限的化石燃料储量,先进的可再生能源转换技术引起了人们广泛 ... 真·大力水手:菠菜有望成为可再生燃料电池的关键催化剂 1945年,影片里的大力水手取出一罐菠菜为自己补充能量.如今,美国大学的科学家们认为,这种易于获取的绿色植物有望为未来的燃料电池提供能力. 来源丨Arstechnica 作者丨Jennifer Oue ... 开发了纳米结构可控的固体氧化物型燃料电池( SOFC )用高性能电极 - -实现世界最高水平的发电性能- 开发了纳米结构可控的固体氧化物型燃料电池( SOFC )用高性能电极 - -实现世界最高水平的发电性能- 重点 用纳米尺度控制SOFC用空气极的结构,实现高性能化 开发了发挥高性能空气极性能的SOFC ... 一种具有非均相金属元素分布的异质结构 (FePc/CoPc HS) ORR电催化剂 一种具有非均相金属元素分布的异质结构 (FePc/CoPc HS) ORR电催化剂 溶剂热法合成了一种具有非均相金属元素分布的异质结构 (FePc/CoPc HS) ORR电催化剂,实现了对FePc稳 ... Mn,N共掺杂Co纳米颗粒/多孔碳作为高效可充电锌空气电池的双功能催化剂 可充电锌空气电池因其低成本和高理论能量密度等特性,受到研究人员的广泛关注.在研究过程中发现,阻碍和限制锌空电池发展的关键因素是空气阴极处氧还原和氧析出反应的反应动力学过于缓慢.针对这一问题,通常的策略 ... 中科大实现高分辨电阻抗医学成像 2月24日,中科大发布消息,该校杜江峰院士团队近期利用参数化水平集方法,实现了高分辨的电阻抗图像重建. 电阻抗成像技术是根据生物体内不同组织在不同功能状态下具有不同电阻抗的原理,通过在生物体体表注入安 ... 高航——中科大少年班浙江一姐王若妍的幕后故事 103282699@qq.com,1090841758@qq.com 许康华老师联系方式:微信(xkh3122):QQ(1090841758) 中科大少年班浙江一姐的幕后故事 浙江数学竞赛教练 ... CVPR2019 | 微软、中科大开源基于深度高分辨表示学习的姿态估计算法 昨天arXiv出现了好几篇被CVPR 2019 接收的论文. 其中来自微软和中国科技大学研究学者的论文<Deep High-Resolution Representation Learning ... 易中天中科大演讲(高水平,爆笑 演讲从16分钟后开始-另推荐:马爷威武!哈哈哈 中科大《AFM》:碳质材料,钾离子电池最有希望的阳极之一! 碳质材料由于其具有可调节的微观结构,低成本和环境友好等特性,已成为钾离子电池(PIB)最有希望的阳极之一.更重要的是,钾离子可以嵌入到石墨层中形成KC8,就像锂离子一样可具有较大的比容量(279 mA ... 北大夏定国&中科大储旺盛JACS:亚2 nm超小型高熵合金纳米粒子用于电催化制氢 通讯作者:储旺盛:夏定国 通讯单位:中国科学技术大学:北京大学 电催化水分解被普遍认为是一种用于可再生能源存储和碳中和生产氢燃料的最有效和可用的技术.高熵合金(HEAs)由于其独特的特性(组成.电子结 ... 陈芊芊人设崩塌?《传闻中的陈芊芊》难逃高走低开的命运? 这几天陈芊芊被轮番推上热搜,"陈芊芊编剧""陈芊芊韩烁吻戏""陈芊芊韩烁快圆房"到"陈芊芊人设"从一开始的一片赞扬到现在 ... 中科大教授直言:夏朝就是古埃及,国内外学者态度呈现一边倒 中华文明上下五千年经久不衰,这是每一个华夏儿女的骄傲.从炎黄部落开始,到21世纪的今天,每一个中国人都自豪地称自己为"炎黄子孙". 但是几千年前的人们,一方面思想落后,另一方面文化 ... 芜湖市政府与中科大、海螺集团签约 共建新材料与智能制造联合实验室 2021.5月7日,芜湖市人民政府与中国科学技术大学.安徽海螺集团签署合作协议,三方共建新材料与智能制造联合实验室.中科大校长.中国科学院院士包信和,副校长罗喜胜,校长助理傅尧:市委书记潘朝晖,市委副 ...