能夠利用中性電解液的可充電Zn-空氣電池是具有前景的價格便宜安全可持續器件,但是面臨著電荷動力學緩慢的問題,目前人們對于這個問題的理解較少。
有鑒于此,以色列巴伊蘭大學Roman R. Kapaev、Malachi Noked等報道研究接近中性的Zn-空氣電池的電荷存儲機理,發現電荷存儲的機理過程是電池放電過程中形成溶解的H2O2,隨后在充電過程中H2O2發生氧化。
這種H2O2介導促進了在~1.5 V vs. Zn2+/Zn的OER反應,導致過電勢降低~0.2-0.5 V,而且緩解了Zn-空氣電池常見的碳腐蝕問題。
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研究發現機理與電解液成分和正極材料密切相關,在ZnSO4作為溶液和碳納米管組成的Zn-空氣電池中H2O2介導起到~60 %。通過增強H2O2介導路徑為開發高能中性Zn-空氣電池提供方法,有助于開發實用性可持續的能源存儲體系。
參考文獻
Roman R. Kapaev, Nicole Leifer, Alagar Raja Kottaichamy, Amit Ohayon, Langyuan Wu, Menny Shalom, Malachi Noked, Formation of H2O2 in Near‐Neutral Zn‐air Batteries Enables Efficient Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202418792
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202418792