北京
科学家们近日开发出一种基于廉价铁元素的新型非贵金属催化剂，有望替代锌空气电池中依赖的昂贵铂基催化剂，并在部分性能指标上展现出更优表现。
锌空气电池被认为是最具潜力的低成本、高能量密度储能技术之一，但长期以来，其商业化发展受到空气电极反应效率的限制。其中，氧还原反应（ORR）作为放电过程中的关键反应，动力学过程缓慢，通常需要铂等贵金属催化剂来提升反应效率。然而，铂资源稀缺、成本高昂，成为锌空气电池规模化应用的重要障碍。
研究人员设计了一种由氧化铁与氧化钐构成的异质界面催化材料，通过调控材料表面的电子结构，优化氧还原反应过程中反应中间体的吸附强度，从而降低反应阻碍，提高催化反应速率。
这种铁基非贵金属催化剂不仅表现出较高的氧还原催化活性，同时具备良好的稳定性和耐久性，在液态锌空气电池以及柔性固态锌空气电池测试中均展现出优异性能。
实验结果显示，该催化材料能够有效驱动锌空气电池运行，并成功完成LED灯、小型电子设备等供电演示，为未来开发低成本、高性能的新型储能电池提供了新的研究方向。
为什么这很重要：
• 锌空气电池使用空气中的氧气、丰富的锌资源，比锂离子电池便宜得多且更安全。
• 消除对铂或其他贵金属的需求，使其更具可扩展性和经济性。
• 基于铁的界面方法简单，在碱性条件下稳定，并提升了性能和寿命。
• 它已在实际设备中得到验证，而非仅限于实验室测试。
更深层的含义：
我们正越来越接近不依赖稀缺昂贵材料的储能技术。锌空气技术长期以来受限于催化剂瓶颈，但这项工作表明，通过使用廉价丰富的元素进行巧妙的界面工程，可以释放出满足从便携式电子产品到大规模电网储能的实际应用所需性能。这是迈向清洁能源系统的又一步，这些系统不仅运行可持续，而且所用材料也可持续。
电池的未来可能不再依赖开采更多稀有金属……而是依赖于我们已有的丰富资源进行更智能的化学设计。
你认为锌空气电池距离成为锂离子电池的主流替代品还有多远？
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