Diseño de cátodo de aire basado en FeCo-NC para baterías de flujo de Zn-aire sostenidas mediante el equipamiento del...

Área de la Ciencia:

• Electroquímica
• Ciencia de Materiales
• Almacenamiento de Energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de flujo de zinc-aire (ZnAFB) son cruciales para el almacenamiento de energía a gran escala.
• La mejora del rendimiento de ZnAFB depende de electrocatalizadores de cátodo avanzados e infraestructura de cátodo de aire.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un cátodo de aire basado en FeCo-NC altamente activo y duradero para ZnAFB.
• Investigar el mecanismo catalítico y el comportamiento del agua interfacial en la superficie del electrodo.

Principales métodos:

• Fabricación de un catalizador Fe7Co3@Fe-N3&Co-N3 (Fe8Co2@FeCo-NC) sobre un soporte Fe-NC.
• Se utilizó dinámica molecular ab initio (AIMD) y espectroscopía Raman in situ para estudiar el agua interfacial.
• Se ensamblaron y probaron dispositivos Zn-aire (ZnAB) y ZnAFB.

Principales resultados:

• El catalizador Fe8Co2@FeCo-NC demostró una actividad catalítica bifuncional mejorada y cinética de reacción.
• La dinámica molecular ab initio (AIMD) y la espectroscopía Raman revelaron una gestión mejorada del agua interfacial, facilitando una transferencia de intermedios más rápida.
• La ZnAFB alcanzó una alta densidad de potencia de 208 mW cm-2 y una capacidad de descarga de 56 mAh cm-2.
• Se observó una durabilidad excepcional, con un funcionamiento ininterrumpido durante 469 horas a 28 mAh cm-2.

Conclusiones:

• El cátodo de aire FeCo-NC mejora significativamente el rendimiento y la longevidad de ZnAFB.
• La dinámica optimizada del agua interfacial es clave para la electrocatálisis eficiente en ZnAFB.
• Este trabajo presenta un catalizador prometedor de bajo costo para sistemas de almacenamiento de energía de próxima generación.