Priljubljene Objave

Izbira Urednika - 2019

Dihanje svežega zraka: izboljšanje cink-zrak baterij

Anonim

Nanodelci, ki vsebujejo tri različne plasti materiala, lahko pripomorejo k večji zmogljivosti akumulatorja cink-zrak, so ugotovili raziskovalci A * STAR.

oglas


Cink-zrak baterije so poceni, imajo visoko energijsko gostoto in trajajo zelo dolgo. Njihova uporaba elektrolita na vodni osnovi jih naredi varnejša od drugih baterij, zato jih pogosto najdemo v medicinskih aplikacijah, kot so slušni pripomočki in naprave za spremljanje srca.

Negativna elektroda baterije vsebuje cinkovo ​​kovino, ki oddaja elektrone, ko reagira s hidroksidnimi ioni v elektrolitu. Ti elektriki ustvarjajo tok, ko pridejo v pozitivno elektrodo, kjer reagirajo s kisikom iz zraka, da proizvajajo več hidroksidnih ionov.

Počasnost reakcije s kisikom omejuje izhodno napetost akumulatorja in njegovo zmogljivost pri visokem toku. Iskanje katalizatorja za pospešitev reakcije bi lahko privedlo do večje gostote moči in energije, kar bi omogočilo širšo paleto potencialnih aplikacij.

Yun Zong in Zhaolin Liu iz Inštituta za raziskave in inženiring materialov A * STAR in sodelavci sta razvila katalizator nanodelcev, ki bi lahko ustrezal računu. Delci so 20-50 nanometrov navznoter, s kobaltovim jedrom, ki ga obdaja notranja lupina kobaltovega oksida, ki je obkrožena z zunanjo lupino piroliziranega polidopamina (PPD), obliko ogljika "pikčasto" z atomi dušika. Ti nanodelci so obloženi na porozni nosilec ogljika, ki deluje kot elektroda. Njihova struktura pomaga preprečevati iztekanje kobalta ali strjevanje skupaj, zaščitna zunanja lupina pa naredi nanodelce bolj trpežne.

Te troslojne nanodelce učinkovito pretvorijo kisik v hidroksid v enem koraku. Ekipa predlaga, da dušikovi atomi v lupini PPD pomagajo privabiti in narediti kisikove atome bolj reaktivno na poti k katalitično aktivnim mestom v kobaltovem oksidu in PPD. Medtem kobaltovega jedra in PPD lupine pomagata elektronom, da učinkovito prehajajo na atome kisika. V nasprotju s tem so podobni delci, ki vsebujejo samo kobalt in kobaltov oksid, ali samo PPD, pretvorili kisik v dvostopenjski proces, ki je proizvedel hidroperoksid, nezaželen in koroziven intermediat.

Raziskovalci so testirali svojo elektrodo v cink-zrak bateriji (glej sliko) in ugotovila, da lahko pet dni proizvede tok s petimi milliampi na kvadratni centimeter elektrode pri petih dneh pri 1, 36 volti, kar presega elektrodo, ki je bila odvisna od običajnega platinskega katalizatorja.

"Naslednja faza tega raziskovanja vključuje poenostavitev sintetične poti za olajšanje sinteze nanodelcev v velikem obsegu in izkoriščanje drugih katalitskih sistemov po podobni strategiji", pravi Zong.

oglas



Story Source:

Materiali, ki jih zagotavlja agencija za znanost, tehnologijo in raziskave (A * STAR) . Opomba: Vsebino lahko uredite za slog in dolžino.


Referenčni opis revije :

  1. Zhijuan Wang, Bing Li, Xiaoming Ge, FW Thomas Goh, Xiao Zhang, Guojun Du, Delvin Wuu, Zhaolin Liu, TS Andy Hor, Hua Zhang, Yun Zong. @ PPD Nanoparticle-Based Composite kot učinkoviti elektrokatalizator za reakcijo zmanjšanja kisika . Majhna, 2016; 12 (19): 2580 DOI: 10.1002 / smll.201503694