天行体育|网站“清洁能源与燃料化学”导学团队在自支撑电极的合成及原位分析方面取得新进展

近日，天行体育|网站化学工程学院“清洁能源与燃料化学”导学团队依托辽宁省先进煤焦化技术重点实验室，在柔性自支撑膜电极以及基于温控扫描电化学显微镜的原位电化学分析方面取得新进展。研究成果以“Self-standing electrospun Co/Zn@N-doped carbon nanofiber electrode for highly stable liquid and solid-state rechargeable zinc-air batteries and performance evaluated by scanning electrochemical microscopy at various temperatures”为题发表在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》上。论文第一作者为2020级博士生潘浩然，通讯作者为“清洁能源与燃料化学”导学团队的陈星星教授、窦金孝副教授以及香港中文大学（深圳）助理教授李怀光，天行体育|网站为第一通讯单位。

  可再充电锌空气电池因其高能量密度、安全性、稳定性和低成本而越来越受到关注。实现高性能锌空气电池需要设计一种具有优异活性和耐用性的双功能氧反应电极。静电纺丝技术作为一种简单的策略被广泛应用于制备无粘合剂膜电极，所制备的膜电极通常具有优异的柔韧性、机械强度、可调的电催化位点。随着先进的自支撑膜电极材料的发展，在不损伤电极结构的前提下更准确地揭示膜电极材料的微区反应性能，对原位电化学表征技术的要求越来越高。扫描电化学显微镜作为一种重要的原位电化学分析工具，可在亚微米或纳米尺度下高时空分辨率地评估催化材料的微区电化学活性。该研究工作报道了一种自支撑的N掺杂Co/Zn碳纳米纤维膜（Co/Zn@NCF)具有卓越的氧反应催化活性和耐久性。基于Co/Zn@NCF的液态ZABs表现出超过666小时的充放电循环寿命，充/放电电压差为0.64V、电压效率为66%。基于Co/Zn@NCF构筑的柔性固态锌空气电池能够在不同的弯曲角度下实现稳定地充电和放电。

  该研究结果揭示了利用Co/Zn@NCF作为独立电极应用于锌空气电池和柔性电子器件的光明前景，同时也为催化电极，特别是自支撑膜电极在不同操作温度下的无损伤原位表征提供了一种可操作的分析技术。（供稿单位：化工学院 图片来源：化工学院）