Прорив у технології цинк-повітряних батарей завдяки впровадженню інноваційного двоатомного каталізатора забезпечив безперервну роботу батареї понад 3600 годин.
Цинк-повітряні батареї (ZAB) позиціонуються як дешевша й безпечніша альтернатива літій-іонним системам завдяки своїй простій хімії та високій енергетичній щільності. Основний виклик — це повільна реакція відновлення кисню (oxygen reduction reaction, ORR), яка знижує ефективність та тривалість роботи батарей. Дослідники з Університету Тохоку вирішили цю проблему, створивши каталізатор з атомів заліза та кобальту, вмонтованих у вуглецево-азотну матрицю. Цей матеріал, названий Fe?Co?-N-C, забезпечив оптимальні умови для ORR у лужному середовищі.
Застосовуючи метод комп’ютерного моделювання, вчені визначили вплив pH на реакцію, а синтез каталізатора здійснили через шаблонний підхід з CO?-активацією. Внаслідок цього з’явилася структура з високою питомою поверхнею та пористістю, що сприяє швидкому переносу реагентів. Каталізатор перевершив платиновий аналог Pt/C, що досі вважався еталоном у цій галузі. За словами доцента Ді Чжана: «Поєднавши теоретичні моделі з практичними методами синтезу, ми змогли розробити каталізатор, який може значно поліпшити характеристики цинк-повітряних батарей».
Тестування показало напругу 1,51 В, енергетичну щільність 1079 Вт·год/кг цинку і стабільність до 7200 циклів при різних рівнях струму. Час безперервної роботи — 3600 годин — став новим орієнтиром для систем цього типу. Доступність заліза й кобальту відкриває перспективи для широкого комерційного виробництва. Команда планує вдосконалити контроль за атомним розташуванням та розробити нові методи для точнішого виявлення активних ділянок каталізатора.
Це відкриття прокладає шлях до створення довговічних та ефективних енергоносіїв майбутнього, здатних живити електромобілі та системи відновлюваної енергетики.
#Цинкповітряні #батареї #працюють #годин #безперервно
Source link
