Цинково-воздушные аккумуляторы являются недорогой, мощной альтернативой аккумуляторам, которые можно использовать в небольших масштабах для питания электроники или в больших масштабах для электромобилей или накопителей энергии. Эти аккумуляторы работают, когда кислород из воздуха окисляет цинк, но сложность активации кислородом, которая ухудшает характеристики аккумуляторов, помешала их широкому коммерческому внедрению.Информация, представленная в статье, опубликованной в Carbon Future 26 февраля, показывает, как добавление углеродных материалов, полученных из фуллерена, в качестве катализаторов может повысить производительность, стабильность и стоимость цинково-воздушных аккумуляторов."Медленные кинетические характеристики, вызванные трудностью активации кислорода, расщеплением связей кислород -кислород и удалением оксидов при восстановлении кислорода в цинково-воздушных аккумуляторах, ограничивают их применение в коммерческой сфере", - сказал Фанг-Фанг Ли, профессор Школы материаловедения и инженерии Университета науки и технологий Хуачжун в Ухане, Китай."Катализаторы на основе неметаллических соединений на основе углерода считались перспективными материалами для реакции восстановления кислорода из-за их большой площади поверхности, высокой электропроводности, выдающихся механических свойств и превосходной стабильности в электрохимических средах".Фуллерен - это аллотроп углерода с замкнутой ячеистой структурой в форме футбольного мяча. Чистый фуллерен обладает недостаточной проводимостью, что ограничивает перенос электронов, но кристаллы, полученные из фуллерена, имеют улучшенную удельную поверхность, электропроводность и активные центры. Кристаллы фуллерена образуются в результате процесса, называемого осаждением на границе раздела жидкость-жидкость. В ходе этого процесса фуллерен растворяется в двух различных растворителях, и кристаллы образуются на границе раздела двух жидкостей.Затем исследователи создали супрамолекулу, сочетающую кристаллы фуллерена с металлопорфирином, молекулой с уникальной структурой. Они создали четыре версии этой супрамолекулы, чтобы попытаться оптимизировать ее для достижения наилучших характеристик. Три образца нагревали до разных температур (700°C, 800°C и 900°C), а затем конечный образец также нагревали до 800°C, но смешивали иначе, чем другие образцы, без применения метода осаждения на границе раздела жидкость-жидкость.Перед тестированием характеристик супрамолекулы фуллерен-металлопорфирин исследователи изучили структурные особенности образца с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции, рамановской спектроскопии и дополнительных измерений. Они обнаружили, что метод осаждения на границе раздела жидкость-жидкость увеличивает количество дефектов, что улучшает эффективность реакции восстановления кислорода.Они также последовательно обнаруживали, что супрамолекула, нагретая до 800 ° C, работала лучше, чем другие, которые тестировались в ходе эксперимента, и они продвинулись вперед в тестировании этой супрамолекулы в практическом применении.Чтобы проверить эффективность супрамолекулы фуллерен-металлопорфирин, исследователи создали самодельную цинково-воздушную батарею, используя фуллерен-металлопорфирин в качестве катода."Результаты подчеркивают исключительную долговременную стабильность, проявляемую фуллереном-металлопорфирином. Оптимизированная производительность цинково-воздушной батареи из фуллерена-металлопорфирина подчеркивает надежные и продолжительные электрокаталитические характеристики супрамолекулы. Это сочетание высокой плотности мощности и повышенной стабильности делает углеродный материал, полученный на основе фуллерена и металлопорфирина, очень перспективным катализатором для практического применения цинково-воздушных аккумуляторов ", - сказал Ли.
happytalism https://happytalism.press/?p=1034