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2022-04-10 15:29 |
研究人員利用太陽能提高鋅-空氣電池的性能
科研人員開發(fā)了具有交錯(cuò)p-n異質(zhì)結(jié)的雙功能電催化劑，應(yīng)用了太陽能電池/半導(dǎo)體界面特性，從而克服"鋅-空氣電池"的局限性的前景，有希望成就下一代電池。鋅-空氣電池通過大氣中的氧氣和鋅之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，被認(rèn)為是替代鋰離子電池，滿足電動(dòng)汽車爆炸性需求的下一代候選電池。 %pH|2VB#
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理論上，它們符合下一代二次電池所需的所有特征，如：高能量密度、低爆炸風(fēng)險(xiǎn)、不排放污染物的生態(tài)友好性和低材料成本（鋅和空氣，可以很容易地從自然界獲得）。 FA \U4l-
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韓國科學(xué)技術(shù)院（KIST）宣布，其由Joong Kee Lee博士（儲(chǔ)能研究中心）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一項(xiàng)利用太陽能改善鋅空氣電池電化學(xué)性能的技術(shù)，這正在成為二次電池領(lǐng)域的一個(gè)新的研究和發(fā)展領(lǐng)域。 l@1=./L ?
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研究小組開發(fā)的電池利用了一種具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光活性雙功能空氣-電催化劑，該催化劑具有交替的能級(jí)，可顯著提高產(chǎn)生產(chǎn)生電力的氧還原反應(yīng)（ORR）和氧進(jìn)化反應(yīng)（OER）的速率。光活性雙功能催化劑是一種通過吸收光能來加速化學(xué)反應(yīng)的化合物，與傳統(tǒng)的鋅-空氣電池催化劑相比，其光吸收能力有所提高。 )Z|G6H`c3
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在使用金屬和空氣作為電池陽極和陰極的鋅-空氣電池中，必須交替進(jìn)行OER和ORR，以實(shí)現(xiàn)作為陰極活性材料的氧氣的電能轉(zhuǎn)換。因此，由碳材料制成的正極集流器的催化活性是決定鋅-空氣電池能量密度和整體電池效率的重要因素。 ?RIf0;G
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因此，KIST研究小組把重點(diǎn)放在p-n異質(zhì)結(jié)上，這是太陽能電池和半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)單元，作為改善鋅-空氣電池緩慢催化活性的措施。其目的是通過利用半導(dǎo)體中發(fā)生電子運(yùn)動(dòng)的界面特性來加速氧氣的產(chǎn)生-還原過程。為此，合成了一種具有異質(zhì)結(jié)帶隙結(jié)構(gòu)的陰極材料，其中包括n型半導(dǎo)體（石墨氮化碳，g-C3N4）和ap型半導(dǎo)體（銅摻雜的ZIF-67（Zeolitic Imidazolate Framework-67），CuZIF-67）。 z;?j+ZsdH
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