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研究概述

可充電鋅空氣電池的實際應用面臨著雙功能催化劑不足、氣液固三相界面矛盾以及基本理解模糊等挑戰(zhàn)。

基于此，2024年11月7日，南方科技大學徐保民教授/鐘熊偉研究助理教授、清華大學深圳國際研究生院周光敏副教授在國際期刊Nature Communications發(fā)表題為《Understanding the active site in chameleon-like bifunctional catalyst for practical rechargeable zinc-air batteries》的研究論文。

在此，研究人員提出了一種類變色龍雙功能催化劑，由接枝到鎳鐵層雙氫氧化物（Ru_SA-NiFe LDH）上的釕單原子組成。

在充電過程中，Ru_SA-NiFe LDH自適應氧化成氫氧化物（Ru_SA-NiFeOOH），?暴露出析氧反應的活性位點；在放電過程中，Ru_SA-NiFe LDH 可逆還原成 NiFe LDH，暴露出氧還原反應的活性位點。

此外，具有親水層和疏水層的分層空氣正極促進了Ru_SA-NiFe LDH和Ru_SA-NiFeOOH之間的可逆轉換，加速了氧氣氣泡解吸，并抑制碳腐蝕。

因此，該鋅空氣電池具有每循環(huán)100 mAh cm^-2的高充放電容量、0.67 V的電壓間隙以及在10 mA cm^-2條件下2400小時以上的循環(huán)壽命。

此外，研究人員還通過電極電位解耦監(jiān)測、氧氣氣泡解吸跟蹤和碳含量定量分析，全面闡明了空氣正極的催化反應熱力學和動力學。

圖文解讀

圖1：Ru_SA-NiFe LDH的設計、DFT計算、篩選及表征。

圖2：Ru_SA-NiFe LDH的OER/ORR活性及原位拉曼表征。

圖3：含Ru_SA-NiFe LDH的RZABs的性能及論證。

文獻信息

Zhong, X., Xiao, X., Li, Q. et al. Understanding the active site in chameleon-like bifunctional catalyst for practical rechargeable zinc-air batteries. Nat Commun 15, 9616 (2024).

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/11/09/7b0aaecb25/

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