ARCI开发出新金属空气电池催化剂 更具成本效益

电催化剂（能够催化两种不同类型的反应）可以降低成本并提高金属空气电池的效率。随着对不同能源需求的增加，世界各国都在努力开发不同种类的能源装置，如锂离子电池、铅酸电池、氧化还原液流电池、锂空气电池、锌空气电池、钠离子电池、燃料电池和超级电容器。

其中，锌空气电池因其低成本和高能量密度而备受关注。锌空气电池是便携式电子产品和电动汽车的紧凑型电源，以及用于管理可再生能源发电装置间能量流动的能量存储设备，发电装置包括风力涡轮机、光伏电池板、电网和终端用户。然而，这种电池的难点在于催化剂的开发。双功能催化剂在电池放电时会作用于氧还原反应，而在充电循环期间，又会促进析氧反应。大多数可用的传统催化剂成分中都含有贵金属，因此电池成本高昂。

（图片来源： 印度新闻资讯局）

据外媒报道，粉末冶金与新材料国际高级研究中心（International Advanced Research Centre for Powder Metallurgy and New Materials，ARCI）和印度政府科学技术部（Department of Science and Technology，DST）自动驾驶研发中心联合开出一种具有成本效益的电催化剂，通过sPEEK（磺化聚醚醚酮）聚合物的碳化，将过渡金属离子锚定到掺硫碳框架中。这种催化剂合成方法还可用于回收使用过的离聚物（由中性重复单元和电离单元组成的聚合物）。

科学家们使用了一种离子交换策略，将金属离子均匀地定位在碳骨架中，限制了颗粒尺寸，并在非常低的过渡金属负载量下控制成分和尺寸。因此，与文献中早先报道的许多催化剂相比，新催化剂凭借低负载量、高活性和高循环稳定性实现了成本效益。

该催化剂还可以降低电压极化，从而实现更高的能源效率和稳定的充放电特性。 获得的结果与金属负载量为20%或更高的常规使用的贵金属基催化剂的结果相当。该研究已发表于期刊ACS Applied Energy Materials。