Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Air nafas segar: Meningkatkan bateri zink-air

Anonim

Nanopartikel yang mengandungi tiga lapisan bahan yang berbeza dapat membantu meningkatkan prestasi bateri zink-udara, penyelidik A * STAR telah menemui.

iklan


Bateri zink-air murah, mempunyai kepadatan tenaga yang tinggi, dan bertahan untuk masa yang sangat lama. Penggunaan mereka menggunakan elektrolit berasaskan air menjadikannya lebih selamat daripada bateri lain, sehingga mereka sering dijumpai dalam aplikasi perubatan, seperti alat bantu pendengaran dan alat pemantauan jantung.

Elektroda negatif bateri mengandungi zink metal, yang memberikan elektron apabila ia bertindak balas dengan ion hidroksida dalam elektrolit. Mereka elektron menghasilkan arus ketika mereka mengalir ke elektroda positif, di mana mereka bereaksi dengan oksigen dari udara untuk menghasilkan lebih banyak ion hidroksida.

Kelembapan reaksi dengan oksigen menghalang output voltan bateri dan prestasinya pada arus tinggi. Menemukan pemangkin untuk mempercepatkan tindak balas boleh menghasilkan kepadatan kuasa dan tenaga yang lebih tinggi, membuka pelbagai aplikasi berpotensi yang lebih luas.

Yun Zong dan Zhaolin Liu dari A * STAR Institut Penyelidikan Bahan dan Kejuruteraan dan rakan sekerja telah membangunkan pemangkin nanopartikel yang boleh menyesuaikan bil. Zarahnya adalah 20-50 nanometer di seluruh, dengan teras kobalt terbungkus oleh cobalt oksida dalaman, yang dikelilingi oleh cangkang luar pirolisis polydopamine (PPD), suatu bentuk karbon 'bertitik' dengan atom nitrogen. Nanopartikel ini dilapisi dengan sokongan karbon berliang yang berfungsi sebagai elektrod. Struktur mereka membantu menghalangnya daripada larut cobalt atau berkumpul bersama, dan kulit luar pelindung juga menjadikan nanopartikel lebih tahan lama.

Tiga lapisan nanopartikel ini dengan berkesan mengubah oksigen menjadi hidroksida dalam satu langkah. Pasukan mencadangkan bahawa atom nitrogen dalam shell PPD membantu menarik dan membuat atom oksigen lebih reaktif dalam perjalanan mereka ke tapak aktif pemangkin dalam oksida kobalt dan PPD. Sementara itu, inti kobalt dan shell PPD membantu elektron mengalir dengan cekap kepada atom oksigen. Sebaliknya, zarah yang sama hanya mengandungi kobalt dan oksida kobalt, atau PPD sahaja, mengubah oksigen dalam proses dua langkah yang menghasilkan hidroperoksida, perantaraan yang tidak diingini dan menghakis.

Para penyelidik menguji elektrod mereka dalam bateri zink-udara (lihat gambar), dan mendapati bahawa ia boleh menghasilkan arus lima milliamps per sentimeter persegi elektrod pada 1.36 volt selama lima hari, mengatasi elektrod yang bergantung kepada pemangkin platinum konvensional.

"Tahap seterusnya dalam penyelidikan ini termasuk penyederhanaan laluan sintetik untuk memudahkan sintesis berskala besar nanopartikel, dan eksploitasi sistem pemangkin lain yang mengikuti strategi yang sama, " kata Zong.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Agensi Sains, Teknologi dan Penyelidikan (A * STAR) . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Zhijuan Wang, Bing Li, Xiaoming Ge, FW Thomas Goh, Xiao Zhang, Guojun Du, Delvin Wuu, Zhaolin Liu, TS Andy Hor, Hua Zhang, Yun Zong. @ Komposit Berbasis PPDNanopartikel sebagai Electrocatalyst yang Cekap untuk Reaksi Pengurangan Oksigen . Kecil, 2016; 12 (19): 2580 DOI: 10.1002 / smll.201503694