能源催化領域最新進展集錦 | 可充電鋅-空氣電池、用於燃料電池的...

2020-11-30 騰訊網

1

OER/ORR雙功能催化劑用於高效鋅-空氣電池

理性設計、開發同時具有電催化氧還原反應(ORR)和氧析出反應(OER)活性的雙功能催化劑對實現高效的可充電金屬-空氣電池具有重大意義。近日，新加坡南洋理工大學樓雄文課題組與河南師範大學高書燕課題組合作，以雙金屬MOF材料作為前驅體，通過簡單易行的水熱-煅燒的合成路徑，製備了具有豐富MnO/Co異質結的多孔石墨碳材料。其中原位生長的Co納米晶不僅可產生具有高導電性的異質界面用以克服較差的OER活性，而且還促進了石墨碳的形成。這種材料同時具有較高的OER和ORR催化活性。用這種材料作為陰極製成的可充電鋅-空氣電池的最高功率密度(peak power density)和比容量(specific capacity)可分別高達172 mW cm-2和872 mAh g-1，且能穩定運行至少350次循環，優於商業混合Pt/C||RuO2催化劑。這項工作突出強調了氧電催化中異質界面的協同作用，為金屬-空氣陰極材料的設計提供了指導。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902339

2

缺陷工程用於製備高效電催化劑

結構和缺陷調控被廣泛應用於調節催化劑的活性和穩定性。近日，北京大學郭少軍課題組在獨立分層的多孔碳微結構上，通過調節納米級的kirkendall效應展示了中空氧化鈷（Co3O4）納米顆粒中氧空位的調節。研究人員提出，從鈷納米粒子開始，氧空位缺陷的濃度可以隨著kirkendall氧化程度而變化，從而調節活性位點的數量和最終的催化性能。正如預期的那樣，優化後的催化劑在0.1 M KOH溶液中表現出了迄今為止報導的最小的可逆氧過電位(0.74 V)。此外，該催化劑顯示出替代貴金屬用於可攜式鋅-空氣電池中的前景。這項工作提供了一種新的策略用於發展具有可控缺陷的納米催化劑。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908736

3

用於燃料電池的原位表徵技術

質子交換膜燃料電池（PEMFC）在成為主流能源設備之前，還需要在輸出功率、耐用性和效率方面進行改進。為了提高耐久性，首先必須充分了解催化劑結構和電化學過程如何在運行期間受到影響，從而提出相應策略。如今，原位表徵技術已經可以用於局部識別催化劑結構和電化學過程。澳大利亞新南威爾斯大學趙川課題組近日發表綜述，討論了用於PEMFCs材料相關的原位表徵技術。他們在不同尺度上對PEMFC的原位表徵方法進行了調查與總結，提出了可用於原位表徵PEMFC中氣體擴散層、催化劑層和膜的分析路線圖。這篇綜述為原位表徵技術在燃料電池相關科學難題的攻克中提供了重要的指導價值。

相關焦點

  • 鋅空氣電池原理及應用
    如果能普及使用鋅空氣燃料電池的話，可大大減少空氣和噪聲汙染。因此，由美國能源部和中國科技部授權成立的「美中能源環境技術交流中心」已經把鋅空氣動力燃料電池作為向中國推薦的重點合作項目。該公司開發生產的鋅空氣燃料電池為國家863計劃科技成果，已通過國家動力電池測試中心檢測，主要技術指標達到國際先進水平，可廣泛用於電動汽車、通信、礦山、大型資料庫等領域。同時，還將提供電池鋅膏加注還原服務，以實現循環再生利用和延長產品使用壽命。 上海鋅空能源發展有限公司 　　上海鋅空能源發展有限公司是整合博信電池有限公司重組而成，成立於2007年10月。
  • 高效單原子Fe基催化劑用於鋅-空氣電池研究獲進展
    能源是人類文明進步和發展的物質基礎。近年來，隨著化石能源的逐漸消耗和日益突出的環境汙染問題，人類對綠色、清潔、可再生能源的需求急劇增長。水分解、燃料電池、金屬-空氣電池等高效、低成本能量存儲與轉換技術的開發已成為研究的前沿領域。
  • 鋅空氣電池充電過程是如何的_鋅空氣電池的構成
    打開APP 鋅空氣電池充電過程是如何的_鋅空氣電池的構成 網絡整理 發表於 2020-04-08 09:10:04 　　鋅空氣電池充電過程是如何的 　　鋅空氣電池的充電過程進行得十分緩慢，為解決這一問題，通常鋅空氣電池的負極鋅板或鋅粒，被氧化成氧化鋅而失效後，一般採用直接更換鋅板或鋅粒和電解質的方法，使鋅空氣電池得到完全更新。
  • 鋅空氣電池的特點_鋅空氣電池發展現狀-電子發燒友網
    與其他一次電池相比，鋅空氣電池具有容量大、能量密度高、價格低廉、放電曲線平穩等優點。目前一次性電池產品除了常見的鈕扣式電池外也日益多樣化，應用領域相應擴大。 　　（1）鈕扣式一次電池 　　早期的商品鋅空氣電池僅限於鈕扣式一次電池，安全性好且價格便宜。用於可攜式電子產品中，主要是助聽器。
  • 廣東工業大學:B/N摻雜的超薄碳納米片,用於可充電鋅空氣電池
    本文要點：B，N摻雜的超薄碳納米片上部結構，用於可充電鋅空氣電池成果簡介 合理的結構設計，成分控制和雜原子摻雜是實現燃料電池或金屬-空氣電池中氧還原反應（ORR）優良電催化劑的有效策略。此外，包含BN / C催化劑和RuO 2和液體電解質的可再充電Zn-空氣電池裝置具有優異的性能，開路電勢約為1.36 V，峰值功率密度約為115 mW cm -2，並且出色的耐用性（1000個循環，可運行14天）。此外，包含BN / C催化劑和RuO的柔性固態Zn-空氣電池2 在不同的彎曲狀態下顯示出良好的循環耐久性，表明可穿戴設備具有出色的實用性。
  • 印度研究人員研發環保可充電鋅空氣電池 或將取代鋰金屬電池
    蓋世汽車訊 據外媒報導，近日，印度班加羅爾賈瓦哈拉爾尼赫魯先進科學研究中心（Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research）的兩名研究人員由於為電動汽車設計了高效且環保的可充電鋅空氣電池，榮獲了KPIT Sparkle 2020銀獎。
  • 科學:研究人員為可充電鋅空氣電池創造了第一個無金屬催化劑!
    科學：研究人員為可充電鋅空氣電池創造了第一個無金屬催化劑！打開UC瀏覽器 查看更多精彩圖片凱斯西儲大學和北德克薩斯大學的研究人員已經製造出他們認為是第一種無金屬雙功能電催化劑，其性能與鋅空氣電池中的大多數金屬和金屬氧化物電極一樣好或更好，預計鋅空氣電池比行動電話和筆記本電腦中常見的鋰離子電池更安全，更輕，更便宜，更強大和耐用，並且越來越多地用於混合動力和電動汽車，這種碳基催化劑在氧還原反應和析氧反應中都能有效地工作
  • 可充電鋅空氣電池明年上市 欲替代鋰電池
    小到手機MP3，大到電動汽車，如何製造更安全、續航時間更長、充電循環數更多的充電電池一直都是關鍵的技術難題。我們使用多年的鋰離子電池技術有很多明顯的缺點，比如電量退化快、壽命短、不環保等，曾多次出現的鋰電池過熱、爆炸事故也至今仍讓人心有餘悸。在多種有望替代鋰電池的技術當中，近期又出現了一股新勢力：鋅空氣可充電電池。
  • 「碳基能源材料用於氧電極催化及其鋅空氣電池」學術報告開講啦
    近年來，研究者通過缺陷調控、耦合活性顆粒和原子級摻雜等工程策略，優化電子結構以及表面活性物種吸附/解吸行為，使碳基催化劑在電催化方面表現出可與商業貴金屬催化劑媲美的潛力。（固態）鋅空氣電池具有高能量密度、功率密度、安全可靠等突出特點，有望在能源轉化領域實現廣泛應用。目前，鋅空氣電池的發展依然面臨一些「卡脖子的問題」，如：低成本、高活性的空氣電極，高性能、耐久性強的準固態凝膠電解質和鋅負極枝晶等。
  • EES綜述:用於鋅空氣電池的雜原子摻雜碳催化劑:進展、機理和機遇
    在鋅空氣電池中，空氣催化劑會加速緩慢的氧氣電催化作用，並在很大程度上控制整個電池的性能。在空氣催化劑中，碳基材料具有高電導率，化學穩定性，多孔結構和可調組成等優點。近日，澳大利亞新南威爾斯大學Xunyu Lu，戴黎明綜述了用於鋅-空氣電池，特別是可充電和柔性電池的雙功能雜原子摻雜碳催化劑的最新進展。
  • 一篇ACS Nano,全面了解單原子催化劑在電池領域的應用!
    下一代電化學能源存儲和轉換設備，主要包括燃料電池，金屬空氣電池，金屬硫電池和金屬離子電池，已被視為未來大規模能源應用的有希望的候選者。所有這些系統都是通過一種化學轉化機制運行的，目前這種機制受到反應動力學差的限制。單原子催化劑(SACs)具有最大的原子效率和明確的活性位點。它們已被用作電極組分，以增強氧化還原動力學並調節反應界面處的相互作用，從而提高器件性能。
  • 浙江師範大學在高功率密度可充電鋅空氣電池研究取得重要進展
    近期，浙江省萬人計劃科技創新領軍人才、省突出貢獻中青年專家、浙江師範大學胡勇教授課題組在國際納米能源領域頂級期刊
  • 空氣電池原理_空氣電池分類
    參與的機構包括古河電池、尼康、日產汽車、日本東北大學、宮城縣日向市等產業界、學界、政府方面的11個單位。作為研究的第一步，古河電池計劃在年內生產出發電量為300瓦的應急電源，用於給手機等充電。 　　日本企業陸續研發大幅提高空氣電池使用壽命的技術，使用壽命是有「終極蓄電池」之稱的空氣電池的最大課題。富士通旗下的FDK公司開發的氫-空氣燃料電池有望3年後實現實用化。
  • 鋅空氣電池的分類_鋅空氣電池壽命
    鋅空氣電池的分類 　　主要有4種類型： 　　①中性鋅空氣電池：結構與鋅錳圓筒形電池的類同，也採用氯化銨與氯化鋅為電解質，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳，並在蓋上或周圍留有通氣孔，在使用時打開； 　　②紐扣式鋅空氣電池：結構與鋅銀扣式電池基本相同，但在正極外殼上留有小孔，使用時可打開； 　　③低功率大荷電量的鋅空氣溼電池
  • 可充電微生物燃料電池織物,用汗發電
    研究人員陸續開發出各種發光布料、熱電能量採集織物以及鋅-銀氧化物可充電電池織物，最近又進一步將微生物燃料電池織物添加到這一連串的實驗室技術中，可望用於未來的可穿戴設備。
  • 鋅-空氣電池:三段式方法可徹底改變可充電性
    雪梨大學的研究人員拿出了一個可充電的鋅空氣電池。 雪梨大學的研究人員已經找到了解決阻礙鋅空氣電池取代傳統鋰離子電池成為電子設備電源的最大障礙之一的方法。 鋅空氣電池是由空氣中的鋅、金屬和氧氣提供動力的電池。由於全球豐富的鋅金屬，這種電池的生產成本比鋰離子電池低得多，而且能儲存更多的能量(理論上比鋰離子電池多5倍)，更安全，更環保。
  • 鋁空氣電池工作原理_鋁空氣電池致命缺點
    鋁空氣電池工作原理 　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產生化學反應，鋁和氧作用轉化為氧化鋁。
  • 【技術前沿】一種可充電鋅空氣電池
    復旦大學材料科學系青年研究員王飛團隊通過國際合作開發了一種可充電鋅空氣電池。日前，相關研究成果發表於《科學》。
  • 中科大《AFM》:實現強大穩定性的高功率密度鋅空氣燃料電池!
    這些缺點主要歸因於空氣電極上發生的緩慢的四電子氧還原反應（ORR）。 儘管已經投入了大量資金來製造高效和非貴金屬電催化劑以改善其催化活性和穩定性，在空氣電極上實現穩定有效的ORR仍然是一個挑戰。具有高能量密度、生態友好和低成本的金屬-空氣燃料電池為未來的電力系統帶來了顯著的高安全性。然而，低功率密度和高電流密度穩定性的迫在眉睫的挑戰限制了它們的廣泛應用。
  • 中科院理化所高電流密度下可充放電式鋅空氣電池研究取得進展
    可逆鋅空氣電池具有價格低廉、環境友好和能量密度高(1084Wh kg-1)等優勢，在可攜式交通工具和能量儲存器件應用方面潛力巨大。該電池的核心組分是驅動氧還原反應(ORR)和析氧反應(OER)的雙功能催化劑，但存在動力學緩慢及循環穩定性差等問題。因此，發展廉價、高效的雙功能催化劑，對於推動可逆鋅空氣電池的實際應用具有重要意義。