【中国科学报】受潜水苍蝇启发开发新型能源存储器件

发布时间:2022-05-12 09:31 来源:中国科学报3版 阅读次数:
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安徽大学材料科学与工程学院教授吴明课题组受仿生学启发,提出空气阴极电催化剂疏水化工程方案,开发新型能源存储器件,使下一代金属—空气电池表现出更高的功率密度输出和循环寿命。相关研究成果近日发表于《德国应用化学》。

开发兼具机械柔性、高能量密度和优异安全性的微型储能器件,对于当前可穿戴电子器件的发展具有重要意义。其中,相比较于锂电池和微型超级电容器,锌空电池具有能量密度高、环境友好及成本低等优势,但其空气阴极上发生的四电子氧还原反应较为迟缓,导致其功率密度低并影响循环稳定性,严重限制了其实际应用。

研究发现,潜水苍蝇的蜡质表皮上覆盖着大量细毛,可以形成一层疏水层以捕捉空气。当苍蝇潜入水中时,身体和翅膀周围会形成气泡,以保护它们免受水中盐分和有机污染物的沾染。

受此启发,吴明团队围绕锌空电池空气阴极中多相界面处的氧扩散不足开展了系统研究。实验测试与理论模拟结果表明,疏水表面设计能够促使空气阴极上形成更多的三相反应界面,促进了氧扩散,使其表现出更高的电催化效率。以疏水化阴极组装出的锌空全电池具有更高的能效和更好的循环耐久性。

研究结果为空气阴极上促进界面反应动力学提供了一种有效策略。(见习记者 王敏)