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  • 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
α-MnO2作为先进的双功能ORR/IOR电催化剂构建可充电锌空电池
  • 82
  • 作者

    王振赵慧周菊红盛可发王涛江彬彬

  • 单位

    安庆师范大学化学化工学院光电磁材料安徽省重点实验室

  • 摘要
    析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)和氧还原反应(oxygen reduction reaction, ORR)是可充电锌空电池(rechargeable Zn-air batteries, RZABs)重要的两个反应。其中,析氧反应具有较高的热力学平衡电位和复杂的反应路径,实际应用中需要高的充电电压驱动其发生,这将带来一系列问题并且限制了RZABs的商业化应用。基于此,本文成功构造α-MnO2并作为ORR/IOR双功能催化剂。在碱性体系中引入反应改性剂KI,α-MnO2对碘离子氧化反应(iodide oxidation reaction, IOR)具有更低的阳极氧化电位和更快的催化动力学。当1.0 mol/L KOH电解液中添加0.5 mol/L KI时,相比于OER(1.709 V@10 mA/cm2),α-MnO2在IOR过程中电流密度达到10 mA/cm2时阳极电位减小了398 mV(1.311 V vs. RHE),且表现出低至57.5 mV/dec塔菲尔斜率。相对于与Pt/C,在含有KI的KOH电解液中,α-MnO2表现出与Pt/C相媲美的ORR活性。此外,以α-MnO2为空气电极组装成RZAB后,该电池也表现出了优异的充电活性和良好的循环寿命,在5 mA/cm2电流密度下,充放电电压间隙由0.97 V缩减为0.61 V,能量转换效率由54.9%提升至66.2%。本文的研究内容将会促进双功能ORR/IOR催化剂的构筑和RZABs的商业化发展。
  • 关键词

    可充电锌空电池析氧反应碘离子氧化反应α-MnO2" data-show="keyboard">2"name="keyword">α-MnO2

  • 引用格式
    王振,赵慧,周菊红等.α-MnO_2作为先进的双功能ORR/IOR电催化剂构建可充电锌空电池[J/OL].燃料化学学报(中英文):1-11[2023-09-16].DOI:10.19906/j.cnki.JFCT.2023066.
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