Новая мембрана улучшает обратимость воздушно-цинковых батаре | Транспондер
Новая мембрана улучшает обратимость воздушно-цинковых батарей
Давними проблемами практического внедрения перезаряжаемых цинково-воздушных батарей (ZAB) являются электрохимическая необратимость цинкового анода и деградация воздушных катодов в щелочном электролите, что в конечном итоге приводит к малому сроку службы и низкому напряжению элемента.
Исследовательская группа под руководством Чжан Синбо из Чанчуньского института прикладной химии (CIAC) Китайской академии наук разработала высоковольтный стабильный гибридный ZAB с использованием нейтрального Zn-анода, кислотного катода и двойной гидрофобно-индуцированной протонно-челночной мембраны для разделения двух электродов. Их выводы были опубликованы в журнале Joule.
Исследователи обнаружили, что обратимое цинкование/удаление цинка может быть достигнуто в нейтральных электролитах, в то время как кислые электролиты необходимы для защиты воздушного катода от отравления CO2. Поэтому они предложили гибридный ZAB путем развязки функциональных сред кислого воздушного катода и нейтрального цинкового анода.
Однако важным условием длительной работы гибридного ZAB является то, что два электрода работают независимо в соответствующих средах. Основываясь на этом предварительном условии, исследователи предложили гидрофобную ион-проводящую мембрану, экранирующую протоны, чтобы сделать эту гибридную систему возможной.
Примечательно, что гибридная ячейка позволяет оптимизировать окислительно-восстановительный потенциал как цинкового анода, так и воздушного катода. Это обеспечивает стабильную зачистку/осаждение Zn в нейтральном электролите и высокое напряжение окислительно-восстановительной реакции кислорода в кислом электролите. В результате гибридный ZAB имеет высокое рабочее напряжение в 1,5 В и длительный срок службы в 2000 часов.
Чжан Синбо и его команда предложили два типа прототипов гибридных клеток, которые будут использовать стратегию экранирования протонов и гидрофобных ионов. Ожидается, что как гибридная батарея Zn-Mn, так и гибридная батарея Zn-Br будут демонстрировать потенциально высокое напряжение и длительный срок службы, что свидетельствует о возможности использования таких гибридных элементов для создания батарей с высокой плотностью энергии.
