構(gòu)筑高效耐腐蝕的碳鎧甲層包覆Co9Se8電催化劑用于海水基鋅空氣電池

摘要：得益于較高的理論能量密度、環(huán)境友好性和豐富的海水儲量，海水基鋅-空氣電池（S-ZABs）被認為是一種極具應(yīng)用前景的儲能和能源轉(zhuǎn)換裝置，是解決能源短缺和環(huán)境污染問題的能源裝置之一。然而對于S-ZABs而言，構(gòu)筑在海水中具有高耐氯離子腐蝕性與高性能的陰極氧還原反應(yīng)電催化劑仍然具有挑戰(zhàn)性。因此，我們通過高溫硒化策略，在氮摻雜介孔碳材料上設(shè)計了超薄碳鎧甲層封裝的Co9Se8納米顆粒高效ORR電催化劑（命名為NMC-Co9Se8）。外部的超薄碳鎧甲層不僅可以改善催化過程中的電子轉(zhuǎn)移過程，抑制納米顆粒的團聚，而且可以作為盔甲保護內(nèi)部活性位點免受Cl?吸附和腐蝕。得益于這種獨特的結(jié)構(gòu)，NMC-Co9Se8在0.1 mol?L?1 KOH海水電解質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR性能，其起始電位為0.904V，半波電位為0.860 V。更重要的是，基于NMC-Co9Se8催化劑的S-ZABs可提供172.4 mW?cm?2的功率密度和超過150h的優(yōu)異長期放電穩(wěn)定性，均高于基于Pt/C的S-ZABs性能。這項工作為開發(fā)用于海水基鋅-空氣電池和其他能源轉(zhuǎn)換技術(shù)具有耐氯離子腐蝕且高效的ORR催化劑提供了新思路。

關(guān)鍵詞：Co9Se8納米顆粒；氧還原反應(yīng)；超薄碳鎧甲層；海水鋅空氣電池；耐氯離子腐蝕

中圖分類號：O646