新型催化剂让锌空气电池工作寿命长达3600小时

一支研究团队在锌空气电池（ZABs）领域取得重要进展，通过开发新型双原子催化剂（DACs），显著提升了电池的氧还原反应（ORR）效率，使其在能量密度、循环寿命等方面表现优异，有望推动该技术的实际应用。该研究由日本东北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）主导，相关成果已发表于数字催化平台。

锌空气电池是一种具有潜力的储能技术，但其性能受限于氧还原反应的缓慢动力学。传统铂基催化剂成本高且易受污染，而新型双原子催化剂由铁（Fe）和钴（Co）与氮（N）、碳（C）结合形成多孔结构（Fe1Co1-N-C），在碱性环境下展现出更高的催化活性。该催化剂通过计算模型优化设计，并采用硬模板法和CO2活化工艺合成，其微孔结构有效促进了反应物的传输，从而提升整体性能。

实验结果显示，Fe1Co1-N-C催化剂的氧还原活性远超商用铂催化剂。基于该催化剂的锌空气电池具有1.51伏的开路电压和1079瓦时/千克锌（Wh kgZn-1）的高能量密度。此外，电池在2至600毫安/平方厘米（mA cm-2）的电流密度范围内均保持稳定性能，并实现了超过3600小时的工作寿命和7200次循环，远超现有技术。

这项突破性研究为锌空气电池的实际应用扫清了技术障碍，有望推动清洁能源存储技术的快速发展。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）