提高锌空气电池单原子催化剂与小说

没有当代能源存储技术,长期转向可再生能源是不现实的。这些包括电池,作为化学能量暂时储存电能的装置。合适的催化剂的存在,使相关的化学反应进行优化,对其效率是至关重要的。

锌空气电池,一个著名的类型的电池,现在主要用作按钮细胞,例如,在助听器,最近引起了科学家的注意,但在德累斯顿。他们创造了一个全新的催化剂使用锆作为贱金属。

它可以代替铂,使用贵金属作为催化剂最频繁到目前为止,还把电池变成一个强国。

新催化剂显著增强充放电电池的性能。它也很有弹性;测试电池仍持有92%的初始电流经过130小时的使用。

这是一个很好的价值考虑到我们仍处于早期发展阶段。

阿格涅斯卡Kuc博士资源生态学研究所Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

她调查电池催化剂的化学和物理。他们的金属原子作为催化地活跃的站点和经常用作金属纳米结构在适当的支持材料。亚博网站下载

此类催化剂的性能取决于所使用的金属颗粒的大小。yabo214研究表明,金属颗粒越小,金属原子的房子,他们是更有效的催化剂。yabo214

最终的边界是单原子催化剂:孤立的金属原子分别分布在一个支持。然而,在我们的例子中,我们也一个氧原子作为额外的协调合作伙伴在我们的金属,从而导致进一步与锆的电子结构。

Minghao Yu博士研究小组领导人,德累斯顿技术大学

他创建了基于单一催化剂过渡金属原子,如锆,困在附近的一个矩阵的碳碳或氮原子躺在一架飞机。

所谓的超电势的测量偏差的实际化学电池从理论上,我们能期待是一种现象,限制了许多电化学反应的实际效率。催化剂是为了减轻其影响。

Kuc博士补充说,“这基本上意味着我们可以利用热力学能量低于预测。”

棘手的小型化

有效地把化学能转化为电能的关键是减少这种过电压,通过催化剂。对于商业应用程序,以铂为基础的催化剂是目前在化学电池的黄金标准。

他们有一个缺点,虽然,铂是极其昂贵的,只是偶尔在地壳中找到。因此,近年来研究集中在基于少创建新型催化剂贵金属作为可行的替代方案。

贱金属锆是德累斯顿科学家现在支持的候选人,因为它真正打破记录。

小型化的结果你德累斯顿,马克斯·普朗克化学物理研究所的固体(MPI-CPfS)和HZDR研究人员监控是:相同的粒子的聚集成小簇鼓励减少粒子的大小。yabo214

有限的性能,特别是在高操作电流密度。这种集聚是避免通过使用一个合适的载体材料,与金属相互作用强烈,导致稳定,细金属具有高催化活性的集群分布。

催化剂可以实现高的活性和选择性,明确定义和金属原子均匀分布。

”在我们的例子中,我们分离合成材料石英表面的球体,这对催化过程具有多孔结构有利。在我们的安排中,我们发现了一个明显的厌恶锆聚集,所以我们能够生产高锆负载的催化剂。因此,我们取得了一个破纪录的功率密度在所有锌空气电池之前由单原子的催化剂Kuc博士进一步表示,“。

期刊引用

王,X。,et al。(2022)自动分散Pentacoordinated-Zirconium与轴向配体对氧还原反应的催化剂。《应用化学国际版。doi: 10.1002 / anie.202209746。

来源:https://www.hzdr.de/