金纳米粒子:可充电空气电池的高活性双功能电催化剂
Yi-Chun Lu1, Zhichuan Xu, Hubert A Gasteiger
1Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.
Journal of the American Chemical Society
|June 10, 2010
概括
金纳米粒子显著提高氧电池的性能. 这些PtAu/C催化剂实现了可充电Li-O(2) 电池中报道最高的往返效率,增强了氧降解和进化反应.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 可充电氧 (Li-O2) 电池具有高的理论能量密度,但在催化活性和往返效率方面面临挑战.
- 有效的催化剂对于克服Li-O2细胞中氧降解反应 (ORR) 和氧演化反应 (OER) 的动力限制至关重要.
研究的目的:
- 研究-金 (PtAu) 纳米颗粒对Li-O(2) 细胞中ORR和OER动力学的催化作用.
- 评估PtAu/C催化剂对可充电Li-O(2) 电池的往返效率的影响.
主要方法:
- 在碳 (PtAu/C) 上支持的PtAu纳米颗粒的合成和表征.
- 使用PtAu/C作为催化剂的Li-O(2) 电池的电化学测试,比较与纯碳和其他催化剂的性能.
- 分析放电和充电电压配置,以评估ORR和OER动力学.
主要成果:
- PtAu纳米粒子强烈增强了Li-O(2) 细胞中氧降解反应 (ORR) 和氧演化反应 (OER) 的动力学.
- 使用PtAu/C催化剂的Li-O(2) 电池显示了迄今为止报告的最高的往返效率.
- 使用PtAu/C的放电电压明显高于纯碳,与ORR的Au/C相当.
- 使用PtAu/C的OER的充电电压略低于纯的充电电压,从3.4到3.8V (Li) 之间.
结论:
- PtAu纳米粒子表现出双功能催化活性,这对于提高Li-O(2) 电池性能至关重要.
- 表面黄金 (Au) 原子被假设主要负责ORR动力学,而表面白金 (Pt) 原子是OER动力学的关键.
- 增强的动力学和往返效率突显了PtAu合金纳米粒子作为下一代Li-O(2) 电池的先进电催化剂的潜力.
