近日，遼寧科技大學化學工程學院“清潔能源與燃料化學”導學團隊依托遼寧省先進煤焦化技術重點實驗室，在基于雙單原子催化劑制備柔性自支撐電極方面取得新的研究進展，所制備的電極成功應用于固態和液態鋅空氣電池的構筑。相關研究成果以《Enhanced Zinc-air battery performance and local electrochemical evaluation of atomically dispersed Co and Ni in S,N-codoped carbon nanofibers via scanning electrochemical microscopy》為題，在Chemical Engineering Journal期刊上發表，第一作者為2020級博士生潘浩然和2023屆碩士畢業生張晨（共第一），通訊作者為“清潔能源與燃料化學”導學團隊的陳星星教授、竇金孝副教授以及香港中文大學（深圳）李懷光助理教授，遼科大為第一通訊單位。

據了解，此研究的亮點在于由靜電紡絲技術制備出了具有獨特空間結構的S,N共摻雜碳納米纖維膜電極，并在其中實現了Co和Ni的原子級分散。這種富含單原子催化活性位點的膜電極不僅提高了電極材料的活性位點利用率，還優化了含氧中間體的吸附能，從而顯著提升了電催化氧反應性能。獨立柔性自支撐膜電極的成功合成亦有效抑制電極在充放電過程中的結構變化，從而提高電池的循環穩定性。為了在無損傷前提下探究這種新型膜電極對氧還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）的催化活性，探究不同工作溫度下膜電極表面的氧反應活性分布，研究團隊采用了自主研發的溫控掃描電化學顯微鏡（SECM）技術。SECM作為一種高分辨率的電化學原位測量技術，能夠實現對電極表面局部電化學活性的實時監測與分析。使用該自支撐膜電極構筑的固態和液態鋅空氣電池均表現出優異的放電峰值功率密度、能量密度以及充放電循環壽命。

這項研究成果不僅為鋅空氣電池的性能提升提供了新的思路和方法，還為其他電化學能源存儲器件以及柔性電子設備的研究發展提供有益的參考。（供稿單位：化工學院 圖片來源：化工學院）