Композитные полые нанотрубчатые катализаторы на основе никеля, легированного никелем, демонстрируют отличные характеристики в нейтральных Zn-воздушных батареях

Исследовательская группа из Школы химии и химической инженерии Университета науки и технологии Хунани предложила новый подход к производству катализаторов из недрагоценных металлов в воздушно-цинковых батареях, не влияя на его стабильность, электроактивность и доступность. , Результаты исследования будут опубликованы в следующем номере в NANO .

Композиты с полыми нанотрубками, легированные NiCo, полученные прямым прямым пиролизом соли Ni / Co, дициандиамида и глюкозы, обладают превосходными характеристиками катодного катода нейтральная Zn-воздушная батарея. (Изображение предоставлено: Qingfeng Yi et al.)

Цинко-воздушная батарея, являющаяся экологически чистым и устойчивым генератором энергии, вызвала значительный интерес ученых из-за ее высокой плотности тока, высокой удельной энергии, экологичности и низкой стоимости. Однако воздушно-цинковая батарея также имеет определенные недостатки. Например, его коммерческое применение в значительной степени ограничено реакцией медленного восстановления кислорода на катоде (ORR). Одним из потенциальных способов решения этой проблемы является использование платины (Pt), а также катализаторов на основе Pt; однако этот подход не идеален из-за высокой стоимости и ограниченной доступности этого металла. Кроме того, щелочной NaOH (или KOH) часто используется в качестве электролита, но это приводит к образованию карбонатов (CO 3 2- ); Это связано с тем, что CO 2 имеет тенденцию растворяться в электролите, а анодный цинк также самопроизвольно корродирует в сильных щелочных средах. В результате ионная проводимость электролита и срок службы батареи замедляются.

Следовательно, лучше использовать нейтральный электролит. Чтобы дополнить это, необходимо идентифицировать металлический катализатор ORR, который является недрагоценным и может также функционировать в нейтральном электролите.

Исследовательская группа из Школы химии и химической инженерии в Университете науки и техники Хунани предложила новый метод синтеза катализаторов из недрагоценных металлов с превосходной электроактивностью для ORR в нейтральном электролите. Посредством поверхностного пиролиза глюкозы, соли Ni / Co и дициандиамида исследователи подготовили композитные катализаторы на основе полых нанотрубок C-N, легированных Ni / Co (Ni / C-N, Ni-Co / C-N, C-N и Co / C-N). Затем, используя подготовленный образец в качестве катализатора воздушного электрода, демонстрируя превосходную стабильность и характеристики разряда, соответствующую нейтрально-воздушную батарею размещали в нейтральной среде.

Фигурная трубчатая структура была продемонстрирована только что синтезированными Ni / Co-легированными C-N композитами, что привело к замечательной стабильности и активной площади поверхности. Нейтральная воздушно-цинковая батарея с использованием раствора 0,5 мольL -1 KNO 3 была собрана с использованием пластины Zn в качестве анода, а также приготовленного композитного катализатора, нанесенного на углеродную бумагу в виде воздушный катод. Напряжение разомкнутой цепи 1,13 В и наибольшая плотность мощности 65 мВт · см -2 подаются от батареи, снабженной катодным катализатором Ni-Co / C-N. Кроме того, плотность тока непрерывного разряда 50, 100 и 150 мА · см -2 может длиться 202, 93 и 11 часов соответственно. При многочисленных плотностях тока разряда возникает стабильное плато напряжения. После замены цинкового анода нейтрально-воздушно-цинковая батарея может многократно разряжаться, демонстрируя высокую стабильность катодного катализатора и широкие возможности его применения в качестве мобильного источника питания.

Национальный фонд естественных наук Китая (21875062) поддержал исследование. Цинфэн Йи является соответствующим автором исследования.

Источник: https://www.worldscientific.com/

Source link