新型催化劑應(yīng)用于鎂空氣電池：可降低成本 提高效率

金屬空氣電池因其原材料豐富、能量密度高、輕便、安全環(huán)保等優(yōu)點，被稱為21世紀最具開發(fā)前景的綠色能源之一。然而，氧還原催化劑價格高昂，制約了金屬空氣電池在電動汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。日前，南開大學電子信息與光學工程學院王衛(wèi)超教授、美國休斯敦大學姚彥教授聯(lián)合研究團隊，成功將錳基莫來石材料作為催化劑應(yīng)用于鎂空氣電池，大幅降低了成本，可在中性電解液中穩(wěn)定工作，其優(yōu)越的催化活性極大提高了鎂空氣電池的效率。這也是莫來石材料首次在氧還原反應(yīng)中得到應(yīng)用。

金屬空氣電池是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能的一種特殊燃料電池。它以空氣中的氧作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅（或鋁、鎂）作為負極活性物質(zhì)，空氣中的氧氣可源源不斷地通過氣體擴散電極到達電化學反應(yīng)界面與金屬反應(yīng)而放出電能。

“莫來石是一類陶瓷材料。之前幾乎沒有人想過用它來做金屬空氣電池的催化劑。”王衛(wèi)超說，這一想法源于他4年前所做的一項處理柴油機尾氣中氮氧化物的研究。他在實驗中發(fā)現(xiàn)，在將一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮的過程中，錳基莫來石材料表現(xiàn)出優(yōu)良的催化效果。該成果2012年發(fā)表于《科學》雜志。“第一，是成本大幅降低。第二，是它更加穩(wěn)定，可以更多次重復反應(yīng)，這就意味著電池壽命的延長。第三，這是莫來石材料首次在金屬空氣電池中的應(yīng)用，為莫來石材料在電化學中的新應(yīng)用開辟了新路。”姚彥教授說。