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UNIST推出新型催化剂 提升MAB电池性能

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(图源:UNIST官网)

金属空气电池(MAB)具有储能高、重量轻、价格低廉等优点,被视为重要的电动汽车潜在应用技术。最近,韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)下属的研究小组开发了一种新催化剂,可以提高MAB电池的性能,比如充放电效率。

据外媒报道,韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)能源与化学工程学院Guntae Kim教授领导的研究团队,推出新型复合催化剂,有效提升MAB电池的充放电性能。他们将极薄的金属氧化物薄膜沉积在钙钛矿催化剂表面,通过两种催化剂之间自然形成的界面,提高新催化剂的整体性能和稳定性。

MAB是最轻、最紧凑的电池之一,采用由纯金属制成的负极,如锂、锌、镁和铝,以及空气正极,通过大气中的氧气与金属发生反应来产生电流。目前,MAB电池采用铂等贵金属作为催化剂,虽然催化效果较好,但是成本太高,使其商业化应用受到阻碍。与此同时,作为替代的钙钛矿催化剂,表现出良好的催化性能,但是激活率较低。

Kim教授将两种催化剂组合在一起,使其形成新型复合催化剂,解决这一问题。在充放电反应中,每种催化剂都表现出了优异的性能。 充电性能良好的金属催化剂(钴氧化物),被沉积在非常薄的锰基钙钛矿催化剂(LSM)层体上,而LSM的放电性能很好。结果表明,当沉积过程重复20次时,两种催化剂的协同效应达到最佳。

本项研究首席作者Arim Seong表示:“在原子层沉积(ALD)过程中,经过反复沉积和氧化循环,锰离子从LSM扩散到Co3O4。因此,LSM和自重建尖晶石夹层(Co3O4/MnCo32O4/LSM)构成LSM-20- co催化剂,从而增强LSM-20-Co混合催化剂的催化活性,使得ORR和OER在碱性溶液中的双功能电化学性能更优越。”

研究小组称:“据我们所知,本次研究首次涉及在ALD过程中由原位阳离子扩散形成的自重构中间层,为碱性锌空气电池设计出高效稳定的双功能催化剂。”                                                                                        

Kim教授表示:“我们的研究成果为高效电催化剂提供了自重构中间层的合理设计策略。因此,此项研究工作可为合理设计钙钛矿材料金属氧化物提供参考。”

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