华体(中国)“清洁能源与燃料化学”导学团队在双单原子负载的柔性储能电极研究方面取得新突破

近日，华体平台化学工程学院“清洁能源与燃料化学”导学团队依托辽宁省先进煤焦化技术重点实验室，在基于双单原子催化剂制备柔性自支撑电极方面取得新的研究进展，所制备的电极成功应用于固态和液态锌空气电池的构筑。相关研究成果以《Enhanced Zinc-air battery performance and local electrochemical evaluation of atomically dispersed Co and Ni in S,N-codoped carbon nanofibers via scanning electrochemical microscopy》为题，在Chemical Engineering Journal期刊上发表，第一作者为2020级博士生潘浩然和2023届硕士毕业生张晨（共第一），通讯作者为“清洁能源与燃料化学”导学团队的陈星星教授、窦金孝副教授以及香港中文大学（深圳）李怀光助理教授，华体(中国)为第一通讯单位。

据了解，此研究的亮点在于由静电纺丝技术制备出了具有独特空间结构的S,N共掺杂碳纳米纤维膜电极，并在其中实现了Co和Ni的原子级分散。这种富含单原子催化活性位点的膜电极不仅提高了电极材料的活性位点利用率，还优化了含氧中间体的吸附能，从而显著提升了电催化氧反应性能。独立柔性自支撑膜电极的成功合成亦有效抑制电极在充放电过程中的结构变化，从而提高电池的循环稳定性。为了在无损伤前提下探究这种新型膜电极对氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）的催化活性，探究不同工作温度下膜电极表面的氧反应活性分布，研究团队采用了自主研发的温控扫描电化学显微镜（SECM）技术。SECM作为一种高分辨率的电化学原位测量技术，能够实现对电极表面局部电化学活性的实时监测与分析。使用该自支撑膜电极构筑的固态和液态锌空气电池均表现出优异的放电峰值功率密度、能量密度以及充放电循环寿命。

这项研究成果不仅为锌空气电池的性能提升提供了新的思路和方法，还为其他电化学能源存储器件以及柔性电子设备的研究发展提供有益的参考。（供稿单位：化工学院 图片来源：化工学院）