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澳大利亞莫納什大學研究人員開發(fā)出一種復合催化劑，使可充電鋅空氣電池實現(xiàn)了長達74天的穩(wěn)定充放電循環(huán)，次數(shù)高達3552次，創(chuàng)下該類電池性能新紀錄。該項成果發(fā)表于最新一期《化學工程雜志》。

隨著清潔能源需求日益增長，高效儲能與能源轉(zhuǎn)換技術(shù)迎來快速發(fā)展。金屬空氣電池因性能優(yōu)越、儲能潛力大，在電動汽車、便攜電子設(shè)備及航空航天等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊前景。與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，金屬空氣電池在放電和充電過程中分別通過氧還原反應(yīng)和析氧反應(yīng)進行能量轉(zhuǎn)換，但這兩類反應(yīng)速率較慢，導致電池效率降低、循環(huán)壽命縮短。

目前常用的鉑、銣等貴金屬催化劑雖性能優(yōu)異，卻存在功能單一、資源稀缺、成本高昂等問題。而研究團隊通過熱處理技術(shù)，將三維氮摻雜碳材料轉(zhuǎn)化為超薄碳片，并嵌入鈷、鐵原子，研制出一種新型復合催化劑。測試表明，該材料可顯著提升氧還原與析氧反應(yīng)速率，性能優(yōu)于商用貴金屬催化劑。

研究團隊解釋說，鈷、鐵原子與氮摻雜碳的結(jié)合，增強了電荷轉(zhuǎn)移能力，優(yōu)化了反應(yīng)動力學，突破了鋅空氣電池的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。此前，鋅空氣電池多用于助聽器等小型設(shè)備；如今，具備可充電、高功率特性的新一代電池有望更大規(guī)模應(yīng)用于電網(wǎng)儲能、交通運輸?shù)葓鼍啊?/p>

團隊表示，該設(shè)計理念還可推廣至燃料電池、水分解、二氧化碳轉(zhuǎn)化等其他清潔能源技術(shù)中，展現(xiàn)出廣泛的適用潛力。而且，連續(xù)穩(wěn)定循環(huán)74天，標志著鋅空氣電池技術(shù)正從實驗室走向?qū)嵱没A段，為未來清潔能源存儲與利用提供了新的可能性。

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