(Invited) Rational Design of Efficient Bifunctional Electrocatalysts for Rechargeable Zn-Air Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Rechargeable zinc-air batteries (ZABs) have been considered as highly promising alternatives for the next-generation energy storage technologies due to their advantages of high energy density, low cost, high safety, and environmental friendliness. Oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) are the cornerstones of rechargeable ZABs. The exploration and of high-performance, durable and non-precious metal bifunctional oxygen electrocatalysts is highly desired for the large-scale application of rechargeable ZABs. In this talk, I will introduce our recent progresses on the rational design of a series of high performance bifunctional oxygen electrocatalysts for ZABs. First, we developed various bimetallic and trimetallic nitrides-based nanostructures for high performance bifunctional ORR/OER catalyst in realistic rechargeable ZABs systems. The novel nanostructures exhibit excellent energy density and ultra-long cycling lifetime over 850 cycles (850 h) which are among the best ORR/OER catalysts reported so far. These novel catalysts demonstrate outstanding power density (326 mW cm-2) and excellent charging/discharging performance, far better than those of commercial Pt/C and Ru/Ir-based catalysts. We also employed the in situ XAFS to investigate the origins of the excellent structural stabilities of the bifunctional catalysts. The utilization of bio-mass waste as valuable materials is of strategic importance to our future. We developed a simple and inexpensive metal-free catalyst by employing the bio-waste reed as the single precursor for both carbon and silicon. This reed waste derived Si-N-C metal-free catalyst exhibits better ORR activity and stability than the Pt/C in alkaline media. Moreover, this Si-N-C catalyst exhibits excellent performance as an air cathode for a Zn-air battery device. DFT calculation indicate that the coexistence of Si and N is essential for the high ORR activity. These new findings will not only open an avenue for the rational design of highly active ORR electrocatalysts, but also symbolize an exciting area for sustainable and low-cost materials for advanced clean energy. References 1. Wu, G. Zhang, S. Sun, et al. Nano Energy 2019, 61, 86. 2. Wu, G. Zhang, S. Sun, et al. Energy Storage Materials, 2019, j.ensm.2019.08.009. 3. Wu, G. Zhang, S. Sun, et al. Energy Storage Materials, 2019, 21, 253. 4. Yu, Q. Wei, S. Sun, et al. Journal of Power Sources, 2018, 396, 754. 5. Wu, Q. Wei, S. Sun, et al. Advanced Energy Materials, 2018, 1801836. 6. Wei, Y. Fu, G. Zhang, S. Sun. Current Opinion in Electrochemistry, 2017, 4, 45. 7. Qiu, J. Gao, S. Sun, et al. Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 118431. 8. Wei, M. Cherif, S. Sun, et al. Nano Energy, 2019, 62, 700. 9. Wei, G. Zhang, S. Sun, et al. J. Mater. Chem. A , 2018, 6, 4605.[Cover Page] Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».