Zn-Luft-Batterien, die durch eine Reaktion zwischen Sauerstoffgas in welcher Lufthülle und Zn Strom erzeugen, gelten wie Kandidaten welcher nächsten Generation, um die explosionsartige Nachfrage nachdem Elektrofahrzeugen anstelle von Lithium-Ionen-Batterien zu decken. Sie gerecht werden theoretisch aus erforderlichen Eigenschaften zum Besten von Sekundärbatterien welcher nächsten Generation, wie z. hohe Energiedichte, geringe Explosionsgefahr, Umweltfreundlichkeit, die keine Schadstoffe emittiert, und geringe Materialkosten (Zn und Luft, die leichtgewichtig aus welcher Natur gewonnen werden können).
Dies Korea Institute of Science and Technology (KIST, President Seok-Jin Yoon) gab traut, dass sein Forschungsteam unter welcher Rohrfernleitung von Dr. Joong Kee Lee (Energy Storage Research Center) eine Technologie zur Verbesserung welcher elektrochemischen Leistung von Zn-Luft-Batterien durch Nutzung von Solarenergie entwickelt hat Kraft, die sich wie neues Forschungs- und Entwicklungsgebiet im Einflussbereich Sekundärbatterien herausbildet.
Die vom Forschungsteam entwickelte Batterie nutzt vereinen photoaktiven bifunktionalen Luftelektrokatalysator mit einer Halbleiterstruktur mit wechselnden Energieniveaus, welcher die Leistungsfähigkeit welcher Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) und welcher Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), die Strom erzeugen, erheblich verbessert. Dieser photoaktive bifunktionelle Katalysator ist eine Verkettung, die chemische Reaktionen durch Einsaugung von Lichtenergie beschleunigt und eine verbesserte Lichtabsorptionsfähigkeit wie herkömmliche Zn-Luft-Batteriekatalysatoren aufweist.
In einer Zn-Luft-Batterie, die Metall und Luft wie Pluspol und negative Elektrode welcher Batterie verwendet, zu tun sein OER und ORR intermittierend zum Besten von die elektrische Energieumwandlung von Sauerstoffgas wie kathodenaktives Werkstoff durchgeführt werden. Von dort ist die katalytische Geschäftigkeit des Stromkollektors welcher positiven Elektrode aus Kohlenstoffmaterial ein wichtiger Kriterium im Zusammenhang welcher Karma welcher Energiedichte und des gesamten Zellwirkungsgrads von Zn-Luft-Batterien.
Deshalb konzentrierte sich dasjenige KIST-Forschungsteam hinauf den pn-Heteroübergang, die grundlegende Struktureinheit von Solarzellen und Halbleitern, wie eine Maßregel zur Verbesserung welcher langsamen katalytischen Geschäftigkeit von Zn-Luft-Batterien. Ziel war es, den Sauerstoffproduktions-Reduktionsprozess zu beschleunigen, während die Grenzflächeneigenschaften von Halbleitern genutzt werden, in denen Elektronenbewegungen stattfinden. Dazu wurde ein Kathodenmaterial mit Heterojunction-Bandgap-Struktur synthetisiert, mit einem n-Typ-Halbleiter (graphitisches Kohlenstoffnitrid, g-C3N4) und einem p-Typ-Halbleiter (Kupfer-dotiertes ZIF-67 (ZeoliticImidazolate Framework-67), CuZIF-67).
Darüber hinaus wurde ein Studie unter realen Bedingungen ohne Licht durchgeführt, um dasjenige kommerzielle Potenzial des photoaktiven bifunktionellen Katalysators mit einer pn-Heteroübergangsstruktur mit wechselnden Energieniveaus zu ratifizieren. Die Prototypbatterie zeigte eine Energiedichte von 731,9 mAh gZn-1, homolog welcher besten Leistung welcher bestehenden Zn-Luft-Batterie. In Gegenwartsform von Sonnenlicht stieg die Energiedichte um etwa 7 % hinauf 781,7 mAh gZn-1 und eine hervorragende Zyklusleistung (334 Zahlungsfrist aufschieben, 1.000 Zyklen), welches die beste Leistung unter den bekannten Katalysatoren zeigt.
Dr. Lee sagte: „Die Nutzung von Solarenergie spielt nicht nur eine wichtige Rolle im Zusammenhang welcher Verbesserung welcher elektrochemischen Leistung von Sekundärbatterien, sondern zweitrangig im Zusammenhang welcher Verwirklichung einer nachhaltigen Gruppe. Wir wünschen, dass solche Technologie zu einem Katalysator wird, welcher die Reifung neuer Konvergenztechnologien anregt Halbleiterphysik und Elektrochemie, zusätzlich zur Störungsbehebung welcher Schwierigkeiten von Metall-Luft-Batterien, die sich wie Option zu Lithium-Ionen-Batterien herauskristallisieren.“
Forschungsbericht: „Photoaktiver bifunktioneller g-C3N4/CuZIF-67-Elektrokatalysator mit gestaffeltem pn-Heteroübergang zum Besten von wiederaufladbare Zn-Luft-Batterien“
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Nationaler Forschungsrat zum Besten von Wissenschaft und Technologie
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Solarstrom eigentümlich
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