科學家開發出用於鋅-空氣電池的高效催化劑

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日前從安徽工業大學獲悉，安徽工業大學教授曾傑、教授劉明凱和中國科學技術大學副教授李洪良合作，驗證了一種通過界面錨定策略精準調控單原子之間距離的通用方法，通過該方法構築的近鄰單原子鐵催化劑在鋅-空氣電池中表現出超越貴金屬鉑的性能。1月3日，該成果發表在國際期刊《自然·通訊》上。

鋅-空氣電池也稱為鋅-氧空氣電池，是一種體積小、質量輕、適用溫度範圍寬、無腐蝕且工作安全可靠的環保電池。然而，鋅-空氣電池的正極高度依賴貴金屬鉑的使用。鉑金屬的儲量有限、價格昂貴，這制約了鋅-空氣電池的大規模推廣。開發出能夠替代貴金屬鉑且性能優越的正極催化劑，是鋅-空氣電池領域的關鍵科學問題。

曾傑領銜的聯合研發團隊創造性地將化學刻蝕和氮源錨定的方法相結合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，並借助界面錨定策略實現了對相鄰兩個鐵原子之間距離的精準調控。研究人員還將該方法拓展應用到一系列非貴金屬催化劑中，實現了包括鐵、銅、鈷、鎳、鋅、錳等多種非貴金屬雙原子催化劑的制備。

研究人員將雙原子鐵催化劑應用在鋅-空氣電池的正極，用以替代傳統的鉑金屬催化劑。結果表明，這種雙原子鐵催化劑表現出優異的催化活性、耐覆雜環境能力和長時穩定性。用這種雙原子鐵催化劑組裝的鋅-空氣電池，展示出高達190.6毫瓦每平方厘米的最大功率密度，顯著優於傳統鉑催化劑組裝的電池(151.7毫瓦每平方厘米)。

這項工作為開發鋅-空氣電池用的低成本、高性能催化劑提供了新思路。隨著技術的不斷進步，鋅-空氣電池有望在未來的能源領域發揮更加重要的作用。

中國能源網