Cathode thoát khí nâng cao hiệu suất chuyển đổi, độ bền của ắc quy kiềm niken-kẽm

Cathode thoát khí nâng cao hiệu suất chuyển đổi, độ bền của ắc quy kiềm niken-kẽm

    Pin niken-kẽm (Ni-Zn) là một công nghệ đầy hứa hẹn do điện áp đầu ra cao, năng lượng riêng theo lý thuyết cao, độ an toàn cao và chi phí thấp. Tuy nhiên, pin Ni-Zn kiềm có thể sạc lại là một thách thức, bởi vì phản ứng phụ của quá trình tạo oxy dẫn đến hiệu suất năng lượng thấp và độ ổn định kém.

    Cực âm thở không khí giúp tăng cường hiệu quả chuyển đổi năng lượng và độ bền của pin kiềm niken-kẽm

    Gần đây, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Yang Weishen và Tiến sĩ Zhu Kaiyue từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) thuộc Viện Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã đề xuất chế tạo một cực âm thở không khí bằng cách sử dụng phản ứng tiến hóa oxy bên (OER) trong Ni -Pin Zn bằng cách ghép các chất điện phân cho phản ứng khử oxy (ORR) ở cực âm.

     mới này (Ni-ZnAB) có tuổi thọ cực cao và hiệu suất năng lượng cực cao (85%), vượt trội so với pin Ni-Zn và pin Zn-air.

    Nghiên cứu này đã được công bố trên Angewandte Chemie International Edition vào ngày 27 tháng 3.

    OER tất yếu trong quá trình nạp Ni-Zn làm giảm hiệu suất năng lượng và hiệu suất Coulombic, dẫn đến khả năng lưu trữ và giải phóng năng lượng kém. Mặc dù OER trong catốt có thể bị triệt tiêu một phần bằng cách kiểm soát điện áp sạc (nhưng phải trả giá bằng công suất) và sử dụng các chất phụ gia điện phân, nhưng thật không may, những chiến lược này không đủ để giải quyết hoàn toàn vấn đề OER trong hệ thống Ni-Zn.

    Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã đề xuất tận dụng OER trong pin Ni-Zn bằng cách ghép các chất xúc tác điện cho ORR ở cực âm. Cách tiếp cận này sẽ cho phép oxy được tạo ra trong quá trình sạc qua OER được sử dụng trong quá trình xả, tương tự như cơ chế thở bằng không khí.

    Trong các pin Ni-Zn có cực âm thở không khí này (được đặt tên là pin Ni-ZnAB), OER trong cực âm không còn là phản ứng phụ không mong muốn trong quá trình sạc. Hơn nữa, tổn thất hiệu quả Coulombic từ niken hydroxit có thể được bù đắp bằng ORR. So với pin Ni-Zn thông thường, pin Ni-ZnAB mới cho thấy độ ổn định chu kỳ và hiệu suất năng lượng được cải thiện đáng kể.

    Do hiệu ứng ổn định trên chất điện phân và điện cực, pin Ni-ZnAB dạng túi thể hiện hiệu suất chu kỳ tuyệt vời trong 100 giờ với dung lượng 45 mAh và hiệu suất năng lượng trung bình là 85,1%, cho thấy tiềm năng của Ni-ZnAB pin cho các ứng dụng thực tế. Để cải thiện hơn nữa độ ổn định của chu kỳ, một loại pin Ni-ZnAB dạng khuôn có chất điện phân phong phú đã được thiết kế, mang lại độ ổn định cực cao trong 500 chu kỳ với hiệu suất năng lượng cao hơn 80%  cho thấy sự cải thiện đáng kể so với Ni-Zn.

    Giáo sư cho biết : "Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp cực âm thở không khí  các tế bào Ni-Zn để cải thiện tính ổn định và  của chúng , đồng thời cho thấy tiềm năng của pin Ni-ZnAB như một hướng dẫn có giá trị để thiết kế pin Ni-Zn có độ ổn định cao". .dương.

    Zalo
    Hotline