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漢陽(yáng)大學(xué)ACS Nano: 用于可逆水系和柔性固態(tài)鋅-空氣電池的通用氧催化雙功能催化劑

可充電的水性鋅-空氣電池 (ZAC) 有望成為一種極其安全和高能量的技術(shù)。然而，它們?nèi)匀皇艿骄徛碾娀瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)和源自雙功能催化劑和電解液的寄生反應(yīng)的不可逆性的顯著限制。

在此，韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)Jung-Ho Lee等人報(bào)道了界面結(jié)構(gòu)的優(yōu)先原位構(gòu)建，其特征是由 FeCo 單/雙原子構(gòu)成的邊緣位點(diǎn)，通過(guò)電子結(jié)構(gòu)調(diào)控方法將Co位點(diǎn)整合到氮化石墨碳骨架 (FeCo SAs@Co /N-GC) 中。

與商業(yè)Pt/C和RuO₂相比，F(xiàn)eCo SAs@Co/N-GC由于界面處的協(xié)同效應(yīng)和優(yōu)選的電荷/質(zhì)量轉(zhuǎn)移，顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能、可逆的氧化還原動(dòng)力學(xué)以及在通用pH 環(huán)境（即堿性、中性和酸性）下對(duì)氧還原和析出反應(yīng)的耐久性。

圖1. 堿性和非堿性電解液下的氧雙功能電化學(xué)性能

因此，由 FeCo SAs@Co/N-GC正極構(gòu)建的水系（堿性、非堿性和酸性電解質(zhì)）ZAC可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，具有顯著的可逆性和最高的能量密度，在環(huán)境大氣中的性能優(yōu)于基于貴金屬電極的最先進(jìn)的ZAC。

此外，柔性固態(tài)ZACs表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械和電化學(xué)性能，最高功率密度為186 mW cm^-2，比容量為817 mAh g_Zn^-1，能量密度為 1017 Wh kg_Zn^-1，在極端惡劣的運(yùn)行條件下循環(huán)壽命>680次，說(shuō)明了三相催化劑在綠色儲(chǔ)能技術(shù)中的巨大潛力。

圖2. 固態(tài)柔性鋅空氣全電池的電化學(xué)性能

Heuristic Iron-Cobalt-Mediated Robust pH-Universal Oxygen Bifunctional Lusters for Reversible Aqueous and Flexible Solid-State Zn-Air Cells, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04471

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