ARCI开发出新金属空气电池催化剂 更具成本效益

发布时间:2021-07-08
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据外媒报道,粉末冶金与新材料国际高级研究中心和印度政府科学技术部自动驾驶研发中心联合开出一种具有成本效益的电催化剂,通过sPEEK(磺化聚醚醚酮)聚合物的碳化,将过渡金属离子锚定到掺硫碳框架中。

电催化剂(能够催化两种不同类型的反应)可以降低成本并提高金属空气电池的效率。随着对不同能源需求的增加,世界各国都在努力开发不同种类的能源装置,如锂离子电池、铅酸电池、氧化还原液流电池、锂空气电池、锌空气电池、钠离子电池、燃料电池和超级电容器。

其中,锌空气电池因其低成本和高能量密度而备受关注。锌空气电池是便携式电子产品和电动汽车的紧凑型电源,以及用于管理可再生能源发电装置间能量流动的能量存储设备,发电装置包括风力涡轮机、光伏电池板、电网和终端用户。然而,这种电池的难点在于催化剂的开发。双功能催化剂在电池放电时会作用于氧还原反应,而在充电循环期间,又会促进析氧反应。大多数可用的传统催化剂成分中都含有贵金属,因此电池成本高昂。

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(图片来源: 印度新闻资讯局)

据外媒报道,粉末冶金与新材料国际高级研究中心(International Advanced Research Centre for Powder Metallurgy and New Materials,ARCI)和印度政府科学技术部(Department of Science and Technology,DST)自动驾驶研发中心联合开出一种具有成本效益的电催化剂,通过sPEEK(磺化聚醚醚酮)聚合物的碳化,将过渡金属离子锚定到掺硫碳框架中。这种催化剂合成方法还可用于回收使用过的离聚物(由中性重复单元和电离单元组成的聚合物)。

科学家们使用了一种离子交换策略,将金属离子均匀地定位在碳骨架中,限制了颗粒尺寸,并在非常低的过渡金属负载量下控制成分和尺寸。因此,与文献中早先报道的许多催化剂相比,新催化剂凭借低负载量、高活性和高循环稳定性实现了成本效益。

该催化剂还可以降低电压极化,从而实现更高的能源效率和稳定的充放电特性。 获得的结果与金属负载量为20%或更高的常规使用的贵金属基催化剂的结果相当。该研究已发表于期刊ACS Applied Energy Materials。


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