周江教授AM:通過低氫親和力和強鍵合實現長壽命電解Zn//MnO2電池的高質子抗性Zn-Pb負極 2023年10月5日 下午6:08 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 72 高能電解Zn//MnO2電池顯示出電網規模儲能的潛力,但酸性電解質引起的嚴重析氫腐蝕(HEC)會導致耐久性下降。 在此,中南大學周江教授團隊通過簡單的置換反應在Zn負極上構建了高度抗質子的含Pb(Pb和Pb(OH)2)界面(Zn@Pb),在H2SO4腐蝕后將進一步原位形成PbSO4。含Pb界面阻止了H+與Zn的接觸,這大大削弱了Zn基底上的HEC。隨后,通過在硫酸鹽基電解液中引入Pb(CH3COO)2(Pb(OAc)2)添加劑(表示為Zn@Pb-Ad),Zn@Pb的電鍍/剝離可逆性得到增強。 Pb(OAc)2添加劑與SO42-沉淀為PbSO4,釋放出的微量Pb2+,其可在Zn鍍層上沉積Pb層,在整個循環過程中提高了HCE抗性。同時,抗質子機理被揭示為Pb和PbSO4對H+的低親和力,以及Pb-Zn和Pb-Pb之間的強鍵合,這提高了HER過電位和H+腐蝕能壘。 圖1. Zn@Pb負極制備、表征及其抗腐蝕性測試 總之,本文提出了一種穩定Zn負極的全方位保護策略,并從理論和實驗上證明了Pb和PbSO4對H+的低親和力以及Pb-Zn或Pb-Pb之間的強鍵合是提高Zn負極質子抗性的關鍵因素,從而降低了HER催化活性,增加了H+腐蝕的能壘。因此,一方面,原位構建的含鉛界面具有高質子電阻,阻止了H+與Zn襯底的接觸。另一方面,Pb(OAc)2添加劑與SO42-反應生成PbSO4,釋放出痕量Pb2+,激活Pb電鍍/剝離,并在Zn鍍層上構建Pb層,從而抑制循環過程中的HEC,提高Zn電鍍/剝離的可逆性。基于含鉛界面和Pb(OAc)2添加劑的多重保護,Zn@Pb-Ad//MnO2電池在含0.2 M和0.1 M H2SO4的酸性電解質中分別表現出630和795 h的優異耐用性和99%的能量密度保持率。 此外,放大的Zn@Pb-Ad//MnO2電池(1000 mA h)具有850 h的優異循環穩定性和超過1.9 V的高輸出電壓。本研究工作實現了酸性電解Zn//MnO2電池在長循環壽命、無膜、高鋅利用率方面的突破,為高能、耐用的Zn電池在大規模儲能領域的應用提供了契機。 圖2. Zn對稱和非對稱電池的電化學性能 Achieving Highly Proton-Resistant Zn-Pb Anode through Low Hydrogen Affinity and Strong Bonding for Long-Life Electrolytic Zn//MnO2 Battery,Advanced Materials?2023 DOI:?10.1002/adma.202300577 原創文章,作者:科研小搬磚,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/05/e89572fbb1/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 ?北航AEM: 超快合成富空位MXene,可作為單原子有效載體促進催化反應 2024年4月5日 【技能】ChemDraw常用術語以及如何巧用快捷鍵 2023年11月13日 【催化】德國西門子AEM:錐黑銅礦-電化學二氧化碳還原高效穩定銅基催化劑 2023年11月9日 中科大Angew.:甲基銨碘化鉛鈣鈦礦中的連續分布缺陷促進光催化析氫 2023年10月3日 ?ACS Nano:陽離子溶劑重組和氟化中間相的協同作用實現鋅金屬負極的高可逆性 2024年1月9日 研究生圖片造假,導師道歉! 2023年11月20日