鋅空氣電池動態
紐約電力局（NYPA）上週宣佈了與開發商Zinc8 Energy Solutions一起安裝示範鋅空氣儲能系統的計劃。
紐約電力局技術開發和創新主管Alan Ettlinger表示鋅空氣項目是實現紐約長期能源目標的一部分。NYPA之所以選擇鋅空氣電池技術，部分原因是該技術已在研究領域中取得了更進一步的發展，也沒有任何消防安全隱患，因此將使用鋅空氣技術作為實際儲能的手段。
業內人士認為，隨著我們對電池技術的研究以及行業的發展，鋅空氣電池技術將展現出巨大的希望。
與此同時，鋅空氣電池的開發商NantEnergy的技術副總裁法比奧·阿爾巴諾（Fabio Albano）認為，鋅空氣電池比其他電池更適合用於長時間儲能的用途。同時，鋅空氣電池在低成本的部署中起著重要的作用。
鋅空氣電池研究進展
由於鋅空氣電池具有高能量密度、環境友好、高安全和低成本等優點，因此有望成為理想的儲能設備。然而鋅空氣電池技術發展的難點在於空氣正極緩慢的動力學過程，即放電過程中的氧氣還原反應(ORR)和充電過程中的氧氣析出反應(OER)的動力學性能較差。探索高效雙功能電催化劑是提升鋅空氣電池性能的關鍵。碳基材料因具有大比表面積、高導電性和多催化位點等優異性能而被廣泛用作電催化劑。其中S和N共摻雜的碳材料在電催化中有廣泛的應用，但鮮有報道將其用作鋅空氣電池的雙功能電催化劑，主要挑戰是OER性能難以得到顯著提高，並且S和N共摻雜的催化機理仍無法得到清楚的解釋。
基於這些問題，南開大學周震教授課題組通過快速熱解方法制備出多孔S和N共摻雜碳納米片，該材料表現出優異的ORR和OER性能。S和N的協同作用是提高催化性能的關鍵。通過計算證實，將S引入N摻雜碳材料可以明顯降低OER過電位。特別是石墨氮與邊緣硫共同摻入石墨烯的結構，對ORR和OER均表現出更好的電催化活性。利用該材料組裝的液相與固態鋅空氣電池都表現出功率密度高和循環穩定性好等優點。在這項工作中，利用簡單的製備過程實現了雜原子摻雜碳材料的雙功能電催化活性，並通過詳細計算揭示了材料的電催化活性位點以及S與N的協同效應。該工作為高效碳基電催化劑的設計與製備以及促進其在能量存儲和轉化中的實際應用提供了一種新的策略。
該成果發表於J. Mater. Chem. A. 2020, DOI: 10.1039/C9TA12762C，南開大學材料科學與工程學院博士生郭一博和姚賽為並列第一作者，崔會娟博士與周震教授為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中國博士後基金、天津市科技局和國家重點研發計劃項目的資助。
周震，南開大學材料科學與工程學院教授、博士生導師、分子科學計算中心主任、新能源材料化學研究所所長。
主要研究興趣是通過實驗與高性能計算相結合設計納米結構和新能源材料及能源儲存體系，目前主持國家自然科學基金、天津市科委重點和企業合作項目4項。截至目前為止已經在國內外雜誌上發表SCI摘錄論文250餘篇，其中在Prog. Mater. Sci., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Nano, Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater.和Nano Energy等影響因子10.0以上雜誌上發表通訊作者論文24篇。已授權中國專利8項和日本專利2項，正在申請中國專利4項。論文被國內外同行引用近13000次，其中他人引用近12000次，h-index=62。22篇論文入選ESI高被引或熱點論文。2008年入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”。2010年獲得“SCOPUS尋找青年科學之星”新人獎。2012年獲得天津市第11屆青年科技獎提名獎。2014年獲得天津市自然科學二等獎(第一完成人)。2014-2017年連續四年入選愛思唯爾中國高被引學者榜(化學領域)。2016年入選天津市創新人才推進計劃中青年科技創新領軍人才。2017年獲得Prof. Rudolph A. Marcus Award獎。國際期刊Current Graphene Science和《物理化學進展》主編。Green Energy and Environment、《過程工程學報》、《電化學》和《化學電源》編委。中國電子學會化學與物理電源技術分會第八屆委員會委員。
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