铁-锰/氮/碳非贵金属双功能氧电催化剂的制备,表征和性能研究文献综述

 2022-01-06 08:01

全文总字数:5442字

文献综述

文 献 综 述目前,人类赖以生存的传统化石燃料正在被飞速的消耗,带来了温室效应、酸雨、雾霾等环境问题。

全世界在面对能源危机和环境污染这两大难题时达成了普遍的共识,要全力开发绿色清洁能源。

燃料电池、金属-空气电池是现今最有发展前景的清洁能源转换设备;其中,锌空气电池因其拥有理想的能量密度和功率密度,放电平稳、工作温度范围大、成本低,有望在能源转化与储存领域得到广泛应用。

而空气电极作为氧催化反应的核心区域,是锌空气电池研究的重点,其放电过程的氧还原反应(ORR)和充电过程的氧析出反应(OER)动力学缓慢,严重制约其商业化发展[1]。

目前,铂和铱等贵金属及其合金分别被认为是高效的氧还原反应和氧析出反应催化剂,但是由于贵金属资源匮乏,成本昂贵且稳定性较差,不适用于大规模的工业化应用。

近年来,非贵金属双功能催化剂以其高活性、低成本以及种类丰富等特点取得了较多的研究成果。

尤其是过渡金属掺杂的碳基电催化剂逐渐成为研究人员的主要研究方向,开发一种新型成本低廉且高效的非贵金属电催化剂并促进可再生能源技术发展已经成为全世界共同面临的机遇和挑战。

随着新型碳材料的发现以及非贵金属在新能源领域的广泛研究与应用,电催化材料也从最初的贵金属单一材料,发展到转化效率高、抗毒性强、经济性好的碳基复合材料,其性能、结构、成本、制备工艺等各个方面都有了质的飞跃。

电催化剂的设计关键在于增加催化剂表面活性位点和自由电子的移动。

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