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中級(jí)會(huì)員 | 第15年

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DSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓環(huán)圓盤電極與鋅-空氣電池研究應(yīng)用

時(shí)間:2025/1/6閱讀:275
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化石燃料的過度消耗及其對(duì)環(huán)境的影響促使人們不斷探索合適的替代能源載體或用于能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換的裝置。可充電鋅空氣電池(ZABs)以其低成本、高能量密度和環(huán)保的運(yùn)行方式,被視為未來能源領(lǐng)域的潛力股。


ZABs是一種利用空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì),通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。


在放電過程中,氧氣通過電池的空氣電極(正極)進(jìn)入電池內(nèi)部,與鋅負(fù)極(陽(yáng)極)產(chǎn)生的鋅離子發(fā)生反應(yīng),形成氧化鋅并釋放出電能。


在充電過程中,氧化鋅又會(huì)被分解回鋅和氧氣,實(shí)現(xiàn)電池的再充電。


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在ZABs研究中,氧還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER)的高效雙功能電催化劑是這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵,直接影響電池運(yùn)行性能。


Pt、IrO?和RuO?是zhong所周知的具有高活性的ORR/OER催化劑,但該類催化劑存在資源稀缺性、成本高昂以及穩(wěn)定性差的挑戰(zhàn),難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。


近年來,混合價(jià)態(tài)過渡金屬氧化物因其成本低廉、儲(chǔ)量豐富以及對(duì)ORR和OER具有可接受的催化活性,受到了廣泛關(guān)注關(guān)注。


為了更準(zhǔn)確地研究和評(píng)估ZABs的電化學(xué)性能,科學(xué)家們應(yīng)用旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)技術(shù)相關(guān)研究測(cè)試。精確控制的電極旋轉(zhuǎn)速度和電解液流動(dòng)條件,為ZABs催化劑材料優(yōu)化和改進(jìn)提供重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。


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論文標(biāo)題

《La1.7Sr0.3Co0.5Ni0.5O4+δ 層狀鈣鈦礦作為可充電鋅空氣電池的高效雙功能電催化劑》

文獻(xiàn)DOI

doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.09.113


如 Pengzhang Li等人,采用溶膠-凝膠法合成了一種具有層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的新La1.7Sr0.3Co0.5Ni0.5O4+δ材料,采用旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)技術(shù)在堿性介質(zhì)中系統(tǒng)研究了La1.7Sr0.3Co0.5Ni0.5O4+δ對(duì)氧還原反應(yīng)(ORR)和氧析出反應(yīng)(OER)的催化活性。


與La2NiO4+δ相比,在1600轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下,La1.7Sr0.3Co0.5Ni0.5O4+δ的極限電流密度更高(-4.05mA·cm?2),半波電位更高(0.568 V vs. RHE),因此在ORR方面表現(xiàn)出更高的活性。使用La1.7Sr0.3Co0.5Ni0.5O4+δ 作為催化劑的鋅空氣電池,其峰值功率密度(60mW·cm-2)更高,經(jīng)過100次充放電循環(huán)后的充放電電壓差(1.26V)更小,且充放電循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)于使用La2NiO4+δ的電池。


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ZABs作為未來能源領(lǐng)域的潛力股,具有廣闊的應(yīng)用前景。


DSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極作為一款精良好用的電化學(xué)測(cè)試儀器,在催化劑評(píng)價(jià)與研究中具有du特優(yōu)勢(shì),科學(xué)家們使用DSR進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試,更準(zhǔn)確地研究和評(píng)估ZABs電化學(xué)性能,推動(dòng)ZABs技術(shù)的不斷發(fā)展和商業(yè)化進(jìn)程。



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