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天大韓曉鵬Angew：空氣電極助力高效ZABs和熱電效應(yīng)增強(qiáng)氧電催化

來(lái)源：時(shí)間：2023-04-11 14:11:16 瀏覽：1903次

第一作者：Xuerong Zheng和Yanhui Cao

通訊作者：韓曉鵬研究員

通訊單位：天津大學(xué)

DOI: 10.1002/ange.202302689

研究背景

可充電鋅-空氣電池（ZABs）具有高能量密度、安全性高和低成本等優(yōu)點(diǎn)，被作為下一代電化學(xué)儲(chǔ)能器件的候選者。然而，大的充/放電過(guò)電位和低的往返能量效率限制了其實(shí)際應(yīng)用?；诖耍?/span>天津大學(xué)韓曉鵬研究員等人報(bào)道了一種高效ZABs的設(shè)計(jì)以及熱電效應(yīng)增強(qiáng)氧氣的電催化作用，為利用廢熱提高ZABs的能效提供了一條有效途徑。

文章要點(diǎn)

1、本文分別以P型Ca₃Co₄O₉和N型CaMnO₃作為充放電熱電催化劑，設(shè)計(jì)出一種呼吸式空氣電極配置。由Ca₃Co₄O₉和CaMnO₃熱電效應(yīng)產(chǎn)生的塞貝克電壓（Seebeck voltages）協(xié)同作用補(bǔ)償了充/放電過(guò)電位。Ca₃Co₄O₉和CaMnO₃在表面上的載流子遷移和積累優(yōu)化了金屬位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)了它們的固有催化活性。

2、當(dāng)溫度梯度為200 ℃時(shí)，充/放電電位分別提高了101 mV和90 mV。呼吸空氣式ZABs表現(xiàn)出68.1%的顯著能量效率，穩(wěn)定性良好。

圖文展示

圖1.呼吸式ZABs的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

圖2.熱電催化劑的表征

圖3.空氣電極的電化學(xué)性能

圖4.理論計(jì)算

圖5. 呼吸式ZABs的電池性能

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