锌空气电池被誉为未来的技术为各种能源设备由于其潜在的高密度,低成本,环保设计。
原始的示意图说明稀有金属自由electrocatalyst (AZUL催化剂)和酸/碱性串联细胞。图片来源:Hiroshi Yabu
然而,他们的1.4 V低电压继续阻止他们被更广泛地使用,特别是考虑到锂离子电池可以提供3.7 V。由于这个缺点,锌空气电池大多是用于低功耗、持久的电子设备像助听器。
如果锌空气电池作为电源等尖端设备的无人机和电动汽车,它们的驱动电压和输出功率密度必须增加。一个研究小组最近成功地创建一个锌空气电池的开路电压超过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,研究相应的作家和教授,先进材料研究所、东北大学欧洲杯足球竞彩
电池的阴极和阳极之间的电位差决定了电池的电压。而锌空气电池的阴极电位的氧还原反应(ORR),将氧气的化学能量转化为电能,锌空气电池的阳极电位包括锌溶解到电解液。
由于强碱性电解质、锌空气电池、常用的助听器,可能有电压为1.9 V。过电压频繁,尽管奥尔是罕见的。因此,输出电压1.4 V左右。
由于奥尔较高反应活性的贵金属催化剂铂和碳(Pt / C),一些科学家们试图绕过这个限制。然而,对这些资源的访问限制和昂贵。电解质的pH值有一个对每个电极的反应可能产生巨大的影响。
按照Pourbaix图,描述了pH水平轴和反应潜在的纵轴,解散锌在碱性情况下最低的潜力,而氧气的氧化还原电位在酸性条件下最高。
Yabu补充道,“这使我们意识到通过电解液的碱性锌阳极边,和阴极一侧创造酸性条件,我们可以生成一个更高的电压。”
期刊引用:
Ishibashi K。et al。(2023)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。doi: 10.1063/5.0131602。
来源:http://www.tohoku.ac.jp/en/index.html