由于緩慢的氧還原反應（ORR）動力學和不穩(wěn)定的鋅/電解質界面，設計具有長壽命和高能效的溫度自適應鋅空氣電池（ZAB）具有挑戰(zhàn)性。
在此，南開大學Zhen Zhou，高麗大學Yong-Mook Kang通過將含有吡啶N空位的原子分散的Fe-NC催化劑（FeNC-VN）與極化有機水凝膠電解質相結合，設計了準固態(tài)ZAB。
文章要點
1）第一性原理計算預測，相鄰的 VN 位點有效增強 Fe?Nx 部分的共價性并適度減弱 *OH 結合能，顯著提高 ORR 動力學和穩(wěn)定性。原位拉曼光譜揭示了水性 ZAB 中 FeNC-VN 陰極上*O2 - 和 *OOH 的動態(tài)演化，證明 4e- 締合機制占主導地位。此外，乙二醇調制的有機水凝膠電解質在Zn陽極表面形成親鋅保護層，并定制[Zn(H2O)6] 2+溶劑化鞘，有效引導Zn2+在Zn(002)平面上外延沉積，抑制副反應。
2）組裝的準固態(tài) ZAB 在 -20 °C、2 mA cm?2 下表現(xiàn)出超過 1076 小時的長壽命，優(yōu)于大多數(shù)報道的 ZAB。
參考文獻
Lulu Lyu, et al, Oxygen Reduction Kinetics of Fe?N?C Single Atom Catalysts Boosted by Pyridinic N Vacancy for Temperature-Adaptive Zn?Air Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2024
DOI: 10.1021/jacs.3c13111
https://doi.org/10.1021/jacs.3c13111
