在锌空气电池发展消除障碍

与潜在的高密度、低成本,以及用自然友好化妆,锌空气电池被许多能源设备的未来。

不过,1.4 V低电压的仍然是一个更广泛使用的障碍,特别是锂离子电池可以产生3.7 V。这种限制意味着锌空气电池主要被发现在需要低功耗的电子设备在广泛的时间,如助听器。

有必要提高驱动电压和输出功率密度在锌空气电池如果驱动电源等尖端设备的无人机和电动车。现在,一个研究小组所做的只是实现锌空气电池的开路电压除以2 V。

“我们利用细胞rare-metal-free阴极和酸性/碱性电解质安排在串联克服金属气质电池的主要瓶颈,“Hiroshi Yabu教授说,该研究的通讯作者。

电池的电压是由阴极和阳极之间的电位差。阳极锌空气电池的潜力需要锌溶解到电解液,而阴极电位关系到氧气的化学能量转化为电能,即。,氧还原反应(ORR)。

锌空气电池中常用助听器理论上有1.9 V的电压由于强有力的碱性电解质。然而,或者不容易发生,过电压是一种常见的发生。因此,输出电压1.4 V。

许多科学家试图绕过这利用贵金属催化剂,如铂和碳(Pt / C),由于其高或者反应活动。然而,这些资源都是有限的和昂贵的。与此同时,在每个电极反应潜在强烈取决于电解质的pH值。

据Pourbaix图块pH水平轴和反应潜在的纵轴,解散锌在碱性条件下最低的潜力,而氧气的氧化还原电位在酸性条件下最高。

“这使我们意识到通过电解液在碱性锌阳极一边,和阴极一侧创造酸性条件,我们可以生成一个更高的电压,“Yabu补充道。

参考:Ishibashi K, Ito K, Yabu h . Rare-metal-free Zn-air电池超高电压和高功率密度通过铁azaphthalocyanine单分子层(AZUL) electrocatalysts和酸/碱性串联水电解质电池。APL能源。2023;1 (1):016106。doi:10.1063/5.0131602

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