疏水微三相界面氧还原催化剂

锌空电池寿命破千小时

用疏水离子液体调控氮掺杂空心碳球，在催化剂周围构建富氧微三相界面，大幅改善氧还原动力学。

Wen-Bin, Tu · Song, Lina · 76759044 · Wang, Yue · Yu, Sun · Wang, Huanfeng · Xu, Jijing

Advanced Energy Materials 2025

具体参数

放电电压

{'zh': '0.94', 'en': '0.94'} V

充放电电压差

{'zh': '0.77', 'en': '0.77'} V

循环寿命

{'zh': '>1000', 'en': '>1000'} h

最大功率密度

{'zh': '193', 'en': '193'} mW cm⁻²

技术优势

气体输运不再限速

疏水微环境在固-液-气三相界面处产生空腔，提高了催化活性位点周围的氧浓度。

活性位点用得更充分

扩展催化剂与电解液的空间距离，使得更多催化活性位点参与反应。

大电流下仍能稳定放电

在 150 mA cm⁻² 的高电流密度下，放电电压仍保持在 0.94 V，适合大功率应用。

应用场景

• 锌空气电池：作为阴极催化剂，直接提升锌空电池的功率密度与循环寿命。
• 金属空气电池：疏水微三相界面设计可推广至其他金属空气电池的阴极。
• 燃料电池催化剂：改善氧还原动力学的策略可借鉴用于燃料电池催化层设计。
• 氧还原电催化：提供一种通过疏水界面工程提高氧还原活性的新途径。