资料摘要
资料下载析氧反应 (OER) 和氧还原反应 (ORR) 是构筑可充放电锌-空气电池的两个至关重要的化学反应过程。目前,高效的析氧以及氧还原催化剂都是贵金属催化剂 (Pt/C 或者 IrO2),但是其价格昂贵以及稳定性差严重影响了其实际应用。因此,开发成本低、催化活性高以及稳定性好的电催化剂材料成为研究重点。提高催化剂活性的策略包括:1. 增加材料本身的反应活性;2. 增加材料的反应活性位点。基于以上因素,将反应活性位点高效分散于高比表面积的多孔材料表面是提高催化剂活性的有效途径。高效的电催化剂将促进高效锌-空气电池的开发。其次,电池在使用过程中不可避免会遇到撞击,如果电池可压缩,会极大的减小撞击过程中电池的损坏。 研究发现,将Fe离子用2,2-Bipy络合,并将其嵌入金属有机框架材料(ZIF-8) 中,通过高温煅烧可得到Fe-N-C 活性位点以单点形式分散于多孔碳中,其具有优异的催化活性(半波电位:0.86 V for ORR, 390 mV过电位for OER)。其次,将此催化剂以及PAM可压缩水凝胶应用于固态锌-空气电池,在275倍电池重量压力下(54%压缩量)条件下,锌空气电池依然有116.7 mW·cm-2的输出功率,并且可以保持98.93%的电化学性能。 催化剂以及可压缩锌-空气电池表现出优异的机械以及电化学性能的原因:(1)Fe-N-C 活性本身有很好的电催化活性;(2)源于生长在石墨烯表面的ZIF-8的二维多孔碳有很大的比表面积(大于1200 m2?g-1)以及良好的导电性,将Fe-N-C活性位点分散于其表面,同时满足了高催化活性位点以及大量活性位点的条件,极大的提高了催化剂的催化活性;(3)PAM水凝胶电解质具有良好的压缩机械性能以及大的孔隙率,良好的压缩机械性能为锌-空电池提供了优异的机械性能,同时大的孔隙率有利于电解质离子传输,为锌-空电池提高了优异的电化学性能。因此,单点分散的Fe-N-C催化剂以及可压缩PAM水凝胶基锌-空气电池同时具有良好的机械以及电化学性能。 本文系转载,若想了解全部,请阅读原文https://mp.weixin.qq.com/s/TuVppwBG8DkHodL1Ktr9rA
燃料电池活化过程对催化性能提升的影响
简介:为了降低质子交换膜燃料电池的制造成本,我们通常会使用颗粒很小但表面积很大的碳颗粒负载催化剂在电极上。这种催化剂在阳极帮助质子很快地传递到膜上,而在阴极则协助产生水。质子导电电解质如Nafion在这个过程中扮演着重要角色,它有效地将质子在催化剂层内传递。质子导电电解质的存在让催化剂能在三维空间里发挥作用,只有那些直接接触膜的催化剂才能发挥作用,其他部分催化剂会被浪费掉。
燃料电池测试系统的背压、相对湿度、空气化学计量比对测试结果的影响
简介:解决掉PEMFC的高成本以及耐用性有限、稳定性差的问题,就成为了实现商业化应用的关键。研究发现,PEMFC的性能与相对湿度、背压、氢气和气体化学计量比、电池温度等各种操作参数密切相关。
百年极谱,系列4——极谱法在废水中铊含量检测的应用
简介:2021年是捷克化学家Jaroslav Heyrovsky(1890-1967)发明极谱法的第100周年。正是极谱法的发明,才使得传统的电化学伏安法在分析化学中得到了广泛应用。 谈起“铊”元素,很多人对它并不熟悉。铊是一种高度分散的稀有重金属元素,被广泛应用于高能物理、超导材料、医药卫生、航天、电子、通讯、军工、化工催化等领域,是非常重要的工业材料之一。但同时,铊也是一个典型的剧毒元素,其毒性远超我们常听说的汞Hg、镉Cd、铜Cu、铅Pb等重金属而近似于砷As,历史上曾多次发生过铊中毒投毒事件。铊和其他毒药一样,都是从起初的“误为医药”成为之后的毒药。铊化合物在被放进耗子药之前,被病人们吃了近四十年。
电化学工作站:Mott-Schottky曲线、阻抗(EIS)、光电流(i-t)的理想选择
简介:DSR数字型旋转圆盘电极装置,可用于两电极、三电极模式,具有交流阻抗功能(EIS),可以广泛地应用于燃料电池、锂电池、太阳能电池、隔膜、超级电容器、传感器、涂层、缓蚀剂、物理化学等研究领域
电催化反应实验中的常见“活性”
简介:电解水、燃料电池等研究中重要的反应OER,ORR,HER,HOR都需要高活性的电催化剂,而建立合理的活性度量、正确评估催化剂电催化性能对寻找最佳电催化剂具有重要意义。我们通常将固有活性定义为比活性,即单位催化剂表面积上通过的电流。因此,对电催化剂比活性的精确评估高度依赖于催化剂表面积的可靠测量。 在进行电催化活性的评价测试中,经常会遇到以下三个指标:电化学活性面积(ECSA,Electrochemical Surface Area)、质量比活性(MA,mass activity)、面积比活性(SA,specific activity)。
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