安徽大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授吳明課題組受仿生學(xué)啟發(fā)，提出空氣陰極電催化劑疏水化工程方案，開發(fā)新型能源存儲(chǔ)器件，使下一代金屬—空氣電池表現(xiàn)出更高的功率密度輸出和循環(huán)壽命。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》。

開發(fā)兼具機(jī)械柔性、高能量密度和優(yōu)異安全性的微型儲(chǔ)能器件，對(duì)于當(dāng)前可穿戴電子器件的發(fā)展具有重要意義。其中，相比較于鋰電池和微型超級(jí)電容器，鋅空電池具有能量密度高、環(huán)境友好及成本低等優(yōu)勢(shì)，但其空氣陰極上發(fā)生的四電子氧還原反應(yīng)較為遲緩，導(dǎo)致其功率密度低并影響循環(huán)穩(wěn)定性，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。

研究發(fā)現(xiàn)，潛水蒼蠅的蠟質(zhì)表皮上覆蓋著大量細(xì)毛，可以形成一層疏水層以捕捉空氣。當(dāng)蒼蠅潛入水中時(shí)，身體和翅膀周圍會(huì)形成氣泡，以保護(hù)它們免受水中鹽分和有機(jī)污染物的沾染。

受此啟發(fā)，吳明團(tuán)隊(duì)圍繞鋅空電池空氣陰極中多相界面處的氧擴(kuò)散不足開展了系統(tǒng)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)試與理論模擬結(jié)果表明，疏水表面設(shè)計(jì)能夠促使空氣陰極上形成更多的三相反應(yīng)界面，促進(jìn)了氧擴(kuò)散，使其表現(xiàn)出更高的電催化效率。以疏水化陰極組裝出的鋅空全電池具有更高的能效和更好的循環(huán)耐久性。

研究結(jié)果為空氣陰極上促進(jìn)界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供了一種有效策略。（見習(xí)記者 王敏）