北京
科學家們近日開發出一種基于廉價鐵元素的新型非貴金屬催化劑，有望替代鋅空氣電池中依賴的昂貴鉑基催化劑，并在部分性能指標上展現出更優表現。
鋅空氣電池被認為是最具潛力的低成本、高能量密度儲能技術之一，但長期以來，其商業化發展受到空氣電極反應效率的限制。其中，氧還原反應（ORR）作為放電過程中的關鍵反應，動力學過程緩慢，通常需要鉑等貴金屬催化劑來提升反應效率。然而，鉑資源稀缺、成本高昂，成為鋅空氣電池規模化應用的重要障礙。
研究人員設計了一種由氧化鐵與氧化釤構成的異質界面催化材料，通過調控材料表面的電子結構，優化氧還原反應過程中反應中間體的吸附強度，從而降低反應阻礙，提高催化反應速率。
這種鐵基非貴金屬催化劑不僅表現出較高的氧還原催化活性，同時具備良好的穩定性和耐久性，在液態鋅空氣電池以及柔性固態鋅空氣電池測試中均展現出優異性能。
實驗結果顯示，該催化材料能夠有效驅動鋅空氣電池運行，并成功完成LED燈、小型電子設備等供電演示，為未來開發低成本、高性能的新型儲能電池提供了新的研究方向。
為什么這很重要：
? 鋅空氣電池使用空氣中的氧氣、豐富的鋅資源，比鋰離子電池便宜得多且更安全。
? 消除對鉑或其他貴金屬的需求，使其更具可擴展性和經濟性。
? 基于鐵的界面方法簡單，在堿性條件下穩定，并提升了性能和壽命。
? 它已在實際設備中得到驗證，而非僅限于實驗室測試。
更深層的含義：
我們正越來越接近不依賴稀缺昂貴材料的儲能技術。鋅空氣技術長期以來受限于催化劑瓶頸，但這項工作表明，通過使用廉價豐富的元素進行巧妙的界面工程，可以釋放出滿足從便攜式電子產品到大規模電網儲能的實際應用所需性能。這是邁向清潔能源系統的又一步，這些系統不僅運行可持續，而且所用材料也可持續。
電池的未來可能不再依賴開采更多稀有金屬……而是依賴于我們已有的豐富資源進行更智能的化學設計。
你認為鋅空氣電池距離成為鋰離子電池的主流替代品還有多遠？
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