記者 4 日從安徽工業(yè)大學(xué)獲悉，該校曾杰教授、劉明凱教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)李洪良副教授合作，開發(fā)出一種用于環(huán)保電池——鋅 - 空氣電池的高效催化劑，有望在未來能源領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

該成果 1 月 3 日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然 · 通訊》 ( Nature Communications ) 上。安徽工業(yè)大學(xué)為第一完成單位。

鋅 - 空氣電池也稱為鋅 - 氧空氣電池，是一種體積小、質(zhì)量輕、適用溫度范圍寬、無腐蝕且工作安全可靠的環(huán)保電池。然而，鋅 - 空氣電池的正極高度依賴貴金屬鉑的使用。貴金屬鉑的儲量有限，價格昂貴，進而制約了鋅 - 空氣電池的大規(guī)模推廣。

因此，開發(fā)出能夠替代貴金屬鉑且性能優(yōu)越的正極催化劑，是鋅 - 空氣電池領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。

曾杰領(lǐng)銜的聯(lián)合研發(fā)團隊創(chuàng)造性地將化學(xué)刻蝕和氮源錨定的方法相結(jié)合，制備出高純度的雙原子鐵催化劑，并實現(xiàn)了對相鄰兩個鐵原子之間距離的精準調(diào)控。研究人員還將該方法拓展應(yīng)用到一系列非貴金屬催化劑中，實現(xiàn)了包括鐵、銅、鈷、鎳、鋅、錳等多種非貴金屬雙原子催化劑的制備。

研究人員將雙原子鐵催化劑應(yīng)用在鋅 - 空氣電池的正極，用以替代傳統(tǒng)的鉑金屬催化劑。結(jié)果表明，這種催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、耐復(fù)雜環(huán)境能力和長時穩(wěn)定性。用其組裝的鋅 - 空氣電池，展示出高達 190.6 毫瓦每平方厘米的最大功率密度，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鉑催化劑組裝的電池 ( 151.7 毫瓦每平方厘米 ) 。

這項工作為開發(fā)鋅 - 空氣電池用的低成本、高性能催化劑提供了新思路。