中國團隊研發(fā)出一種用于環(huán)保電池的高效催化劑

記者4日從安徽工業(yè)大學(xué)獲悉，該校曾杰教授、劉明凱教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李洪良副教授合作，開(kāi)發(fā)出一種用于環(huán)保電池——鋅-空氣電池的高效催化劑，有望在未來(lái)能源領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

該成果1月3日發(fā)表在國際權威期刊《自然·通訊》(Nature Communications)上。安徽工業(yè)大學(xué)為第一完成單位。

鋅-空氣電池也稱(chēng)為鋅-氧空氣電池，是一種體積小、質(zhì)量輕、適用溫度范圍寬、無(wú)腐蝕且工作安全可靠的環(huán)保電池。然而，鋅-空氣電池的正極高度依賴(lài)貴金屬鉑的使用。貴金屬鉑的儲量有限，價(jià)格昂貴，進(jìn)而制約了鋅-空氣電池的大規模推廣。

因此，開(kāi)發(fā)出能夠替代貴金屬鉑且性能優(yōu)越的正極催化劑，是鋅-空氣電池領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

曾杰領(lǐng)銜的聯(lián)合研發(fā)團隊創(chuàng )造性地將化學(xué)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，并實(shí)現了對相鄰兩個(gè)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(shí)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，這種催化劑表現出優(yōu)異的催化活性、耐復雜環(huán)境能力和長(cháng)時(shí)穩定性。用其組裝的鋅-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(zhù)優(yōu)于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(kāi)發(fā)鋅-空氣電池用的低成本、高性能催化劑提供了新思路。