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天大韓曉鵬Angew：空氣電極助力高效ZABs和熱電效應增強氧電催化

來源：時間：2023-04-11 14:11:16 瀏覽：2721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

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，被作為下一代電化學儲能器件的候選者。然而，大的充/放電過電位和低的往返能量效率限制了其實際應用。基于此，天津大學韓曉鵬研究員等人報道了一種高效ZABs的設計以及熱電效應增強氧氣的電催化作用，為利用廢熱提高ZABs的能效提供了一條有效途徑。

文章要點

1、本文分別以P型Ca₃Co₄O₉和N型CaMnO₃作為充放電熱電催化劑，設計出一種呼吸式空氣電極配置。由Ca₃Co₄O₉和CaMnO₃熱電效應產生的塞貝克電壓（Seebeck voltages）協(xié)同作用補償了充/放電過電位。Ca₃Co₄O₉和CaMnO₃在表面上的載流子遷移和積累優(yōu)化了金屬位點的電子結構，從而增強了它們的固有催化活性。

2、當溫度梯度為200 ℃時，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的結構設計示意圖

圖2.熱電催化劑的表征

圖3.空氣電極的電化學性能

圖4.理論計算

圖5. 呼吸式ZABs的電池性能

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