Conception réussie d'un catalyseur pour les batteries zinc-iode avancées
Les batteries zinc-iode aqueuses (ZIB) ont fait l'objet d'une grande attention en raison de leur grande sécurité, de leurs réserves abondantes et de leur respect de l'environnement. L'iode, très abondant dans l'eau de mer (55 μg L-1), est très prometteur pour la fabrication de batteries zinc-iode en raison de sa capacité théorique élevée (211 mAh g-1) et de son potentiel d'oxydoréduction approprié (0,54 V). Cependant, la faible conductivité électrique de l'iode entrave la conversion redox pour le processus de stockage d'énergie efficace avec le zinc. En outre, les polyiodures solubles formés ont tendance à migrer vers l'anode de zinc, ce qui entraîne une dégradation de la capacité et une corrosion du zinc.
Les nanoclusters de carbure de molybdène (MoC) intégrés dans des fibres de carbone poreuses dopées à l'azote avec des sites atomiques Zn-N4 présentent un effet de confinement physicochimique sur les espèces d'iode et améliorent l'efficacité du transfert électron/ion, facilitant la conversion redox réversible sans effets de navette du polyiodure.
©Science China Press
Pour résoudre les problèmes existants dans les batteries Zn-I2, l'équipe de recherche présente la méthode de coprécipitation pour encapsuler les ions molybdate dans le cadre zéolitique imidazolate-8 (ZIF-8), suivie de l'électrofilage et de la calcination pour créer des fibres de carbone poreuses autoportantes avec des sites à atome unique de Zn et des grappes de carbure de molybdène (Zn-SA-MoC/NCFs). Avec le cadre hiérarchique de carbone poreux pour un transfert de masse favorable, l'intégration de carbures de molybdène avec des catalyseurs à atome unique devrait amplifier la capacité d'adsorption des espèces d'iode et moduler l'activité catalytique avec une redistribution optimale de la charge. Ainsi, les batteries Zn-I2 assemblées présentent une grande capacité spécifique de 230,6 mAh g-1 à une densité de courant de 0,5 C (1 C= 0,211 mA cm-2) et une bonne rétention de capacité de 90 % après 20 000 cycles. Avec la compréhension fondamentale de l'amélioration de l'électrocatalyse par l'incorporation de Zn-SA avec des clusters MoC, l'étude conceptuelle sur la modulation de la structure électronique entre les hôtes et les espèces d'iode démontre les principes de base pour des batteries Zn-I2 très performantes et au-delà.
Cette étude est la première à démontrer la manipulation de l'activité électrocatalytique des clusters MoC via l'incorporation de sites Zn-N4 pour la réaction redox de l'iode. La stratégie de régulation de la structure électronique fournit des indications solides pour la construction de catalyseurs d'iode avancés et l'optimisation des performances des batteries.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
![Catalyse de la [Fe]-hydrogénase visualisée à l'aide de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire rehaussée de para-hydrogène](https://img.chemie.de/Portal/News/675fd46b9b54f_sBuG8s4sS.png?tr=w-712,h-534,cm-extract,x-0,y-16:n-xl)
