圖2. Fe/SNCFs-NH3的結構表征電催化活性作者采用典型的三電極體系，在氧氣飽和的0.1 M KOH中評估了Fe/SNCFs-NH3電催化ORR性能。Fe/SNCFs-NH3催化劑表現出最高的ORR活性，起始電位為1.02 V，半波電位（E1/2）為0.89 V，極限電流密度（JL）為6.1 mA cm-2，優于商用Pt/C（1.02 V/0.86 V/5.9 mA cm-2）和Fe/NCFs-NH3催化劑（1.01 V/0.86 V/5.82 mA cm-2）。Fe/SNCFs-NH3催化劑的Tafel斜率計算為70.82 mV dec-1，比Fe/NCFs-NH3（96.15 mV dec-1）和Pt/C（94.74 mV dec-1）催化劑的Tafel斜率小，表明堿性介質中更有利的ORR動力學。此外，作者通過循環伏安（CV）曲線計算雙層電容值（Cdl）估算了電化學活性表面積（ECSAs）。Fe/SNCFs-NH3催化劑的Cdl為19.8 mF cm-2，遠高于商用Pt/C（8.3 mF cm-2）和Fe/NCFs-NH3（18.2 mF cm-2）催化劑的Cdl，可歸因于Fe/SNCFs-NH3催化劑的大比表面積。
圖3. 催化ORR性能ZABs中的性能作者將Fe/SNCFs-NH3膜作為可再充電ZABs的空氣正極催化劑，構建了液態ZABs。其開路電壓為1.38 V，峰值功率密度為255.84 mW cm-2，高于裝配有商用Pt/C（106.08 mW cm-2）和其他已報道的M-Nx/C催化劑的ZABs。同時，液態ZABs在1-5 mA cm-2的不同電流密度下的充放電曲線，顯示了充放電電壓平臺隨電流密度增加的輕微變化。由于充電和放電電壓間隙僅從0.69 V增加到0.78 V，顯示出良好的倍率性能。在連續1 mA cm-2電流放充電試驗中，該液態ZABs表現出良好的循環穩定性。在初始激活過程后，其提供1.21和1.90 V（0.69 V的電壓間隙）的放電和充電電壓平臺，并在1000次循環（超過1000 h）后，幾乎可以忽略衰減，表明前所未有的可充電能力和長期穩定性。
圖4. Fe/SNCFs-NH3催化劑作為空氣正極的ZABs性能
文獻信息
Atomic Fe-N4/C in Flexible Carbon Fiber Membrane as Binder-Free Air Cathode for Zn-Air Batteries with Stable Cycling over 1000 h.Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202105410.
