Catalizadores de núcleo con superhidrofobidad para mejorar la cinética de reducción de oxígeno en baterías de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de zinc-aire (ZAB) se enfrentan a desafíos en la cinética de reacción lenta y la baja potencia de salida debido a sus sistemas de reacción de tres fases.
• La comercialización de ZAB se ve obstaculizada por estas limitaciones de rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador avanzado para mejorar el rendimiento de las baterías de zinc-aire.
• Para abordar las limitaciones de la cinética lenta y la baja densidad de potencia en ZAB.

Principales métodos:

• Fabricación de un nuevo catalizador H─CoFe─CNT con jaulas de carbono cúbicas huecas cultivadas con nanotubos de carbono con estructuras de núcleo de carburo de metal.
• Integración de las propiedades superhidrófobas en el diseño del catalizador.
• Evaluación electrocatalítica de la actividad de la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y de la reacción de evolución de oxígeno (OER).
• Montaje y ensayo de los ZAB en estado líquido y cuasi sólido.

Principales resultados:

• El catalizador H-CoFe-CNT demostró una excelente actividad ORR (potencial de media onda de 0,909 V) y una actividad OER (potencial excesivo de 307 mV).
• Los ZAB líquidos alcanzaron una densidad de potencia máxima de 255 mW cm-2, con una durabilidad notable.
• Los ZAB de estado casi sólido exhibieron una densidad de potencia pico ultra alta de 610 mW cm-2.

Conclusiones:

• La integración sinérgica de las especies catalíticas heterofásicas del núcleo y la ingeniería superhidrofóbica es una estrategia prometedora para los ZAB de alta densidad de potencia.
• El catalizador desarrollado mejora significativamente el rendimiento y la aplicabilidad práctica de las baterías de zinc-aire.