以金属锌和空气为电极的碱性水电解质基锌-空气电池(ZABs)用于大规模能量转换系统,已经引起了人们的极大关注。然而,电解质水溶液的冰冻和电催化剂的催化性能的衰减严重阻碍了ZABs的超低温运行性能。
近日,香港城市大学支春义教授,Jun Fan通过实验和理论研究发现,随着氢氧化钾浓度(CKOH)的增加,氢氧化钾的凝固点先降低,这是由于氢氧化钾的断裂造成的,而随着CKOH的进一步增加,凝固点又升高,这是由增强的离子相互作用决定的。
文章要点
1)所制备的电解质的最低凝固点可降至-120 °C ( 8 M的CKOH),在-110 °C下仍然表现出35 mS cm-1的高离子电导率。
2)此外,研究人员开发了一种高效的Fe-Co-N多孔碳电催化剂(FeCo-PC ),用于超低温下的ORR和OER应用,并研究了开发的电催化剂与商业Pt/C和IrO2相比的温度依赖性催化性能。开发的FeCo-PC在超低温下保持了优越的催化性能,这归因于FeCo-PC固有的高表面积以及低温下增强的电子导电性。
3)得益于开发的电解质和催化剂,制造的ZAB在低至-110 °C获得前所未有的电池性能,在-70 °C下的最大功率密度为61.3 mW cm-2,容量为627.9 mAh g-1,循环稳定性约为140 h。
参考文献
Chen et al., Aqueous rechargeable zinc air batteries operated at ?110?C, Chem (2022),
DOI:10.1016/j.chempr.2022.10.028
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.10.028