基于铁三合体的双金属M-N-C纳米材料作为高度活性的双功能氧气电催化剂
Mahboob Alam1,2, Kefeng Ping1, Mati Danilson3
1Department of Chemistry and Biotechnology, Tallinn University of Technology, Tallinn 12618, Estonia.
ACS applied energy materials
|May 17, 2024
概括
基于铁的双金属添加碳 (M-N-C) 材料为电催化提供了对贵金属的可持续替代品. 在空气电池中,FeNi-N-C表现出卓越的双功能性能和稳定性,用于氧气减少和演化反应.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 贵金属电催化剂对于能源转换至关重要,但由于成本和可用性,它们面临着可持续性挑战.
- 开发具有成本效益和丰富的替代品对于推进清洁能源技术至关重要.
研究的目的:
- 研究基于铁三合体的双金属添加碳 (M-N-C) 材料作为氧减少反应 (ORR) 和氧演化反应 (OER) 的双功能电催化剂.
- 评估FeCo-N-C,CoNi-N-C和FeNi-N-C催化剂的性能和稳定性,特别是在空气电池应用中.
主要方法:
- 通过优化金属有机前体的碳化合成M-N-C催化剂.
- 使用先进的分析技术进行结构性表征.
- 使用循环电压测量和0.1 M KOH的旋转盘电极测量进行电催化性能评估.
主要成果:
- 所有合成的双金属M-N-C催化剂都对ORR和OER表现出显著的双功能活性.
- FeNi-N-C表现出卓越的稳定性,特别是在OER条件下.
- 在空气电池中,FeNi-N-C实现了狭窄的放电-充电电压间隙 (0.86V) 和高峰功率密度 (60mW cm−2).
结论:
- FeNi-N-C是一种非常有前途的,稳定的,成本效益高的双功能电催化剂,用于能源转换和储存.
- 通过在2 mA cm-2.2下持续运行大约55小时,证实了材料的强度.
- 这项研究为电化学能源应用中的可持续替代品铺平了道路.
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