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中科院苏州纳米所:瞬态焦耳加热制备PtFe 纳米颗粒空气阴极,助力柔性设备

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2024-09-29 09:08
    

主要观点总结

文章介绍了中国科学院苏州纳米所邸江涛和李清文研究员在燃料电池和金属空气电池领域的研究成果。他们提出了一种高性能空气电极的制备方法,该电极由互联且高度导电的碳纳米管(CNT)网络膜构成,通过瞬态焦耳加热实现PtFe合金纳米颗粒在CNT上的均匀限制。该电极具有出色的ORR催化活性、长期稳定性和抗甲醇中毒性能,可应用于柔性可穿戴能源设备。研究内容包括空气阴极的制备过程、结构特征、电化学催化性能和在柔性纤维锌空气电池中的应用。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着可持续能源需求的增长,燃料电池和金属空气电池受到关注,开发高能量转换效率的空气电极是这些电池技术的主要挑战之一。

关键观点2: 研究成果

邸江涛和李清文研究员提出了一种高性能空气电极的制备方法,通过瞬态焦耳加热将PtFe合金纳米颗粒均匀限制在互联的碳纳米管网络中,所得的空气电极膜具有高电导率、机械强度和多孔网络,结合了ORR催化剂、集电器和多孔电极的功能。

关键观点3: 性能特点

该空气电极具有优异的ORR催化活性、长期稳定性和抗甲醇中毒性能,其性能优于商用Pt/C催化剂。此外,它还具有独立的空气阴极膜结构,可直接作为电池的空气阴极,无需额外的集流体和气体扩散层。

关键观点4: 应用前景

基于该空气电极的柔性纤维锌空气电池表现出优异的放电容量和循环稳定性,证明了其在柔性可穿戴能源设备中的应用潜力。

关键观点5: 研究方法

该研究采用了图文导读的形式,详细描述了空气阴极的制备过程、结构特征、电化学催化性能和在柔性纤维锌空气电池中的应用。此外,还介绍了相关的文献信息和设备信息。


文章预览

随着全球对可持续能源需求的不断增长,燃料电池和金属空气电池因其高能量密度、环境友好性和可再生燃料来源而备受关注。然而,开发具有高能量转换效率的空气电极仍然是这些电池技术面临的主要挑战之一。在燃料电池或金属空气电池的放电过程中,氧气还原反应(ORR)在空气阴极上至关重要,它将氧气转化为水,从而实现电化学能量转换。ORR活性位点依赖于空气阴极中的催化剂和支持材料。理想的空气阴极需要具有高催化活性的ORR催化剂、多孔且导电的支持材料以及高效的传质通道。传统的Pt/C催化剂虽然催化活性高,但成本高、稳定性差且易受中毒影响,限制了其在燃料电池和金属空气电池中的应用。因此,开发具有高催化活性、低成本、高稳定性和抗中毒性的新型空气阴极材料对于推动燃料电池和金属空气电池的商业化应用具有重要意 ………………………………

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