Специалисты из Университета Тохоку (Япония) представили инновационный двухатомный катализатор, способный значительно улучшить работу цинково-воздушных батарей. Разработка направлена на ускорение реакции восстановления кислорода — ключевого процесса, который влияет на производительность таких устройств. Традиционно для этого используются платиновые катализаторы, но их высокая стоимость и ограниченная доступность затрудняют массовое применение.
Новый катализатор Fe1Co1-N-C состоит из атомов железа и кобальта, интегрированных в пористую углеродно-азотную структуру. Его создание стало возможным благодаря сочетанию компьютерного моделирования и экспериментальных методов. Моделирование помогло предсказать влияние уровня pH на реакцию, а синтез включал применение твёрдых шаблонов и активацию CO2 для формирования нанопор.
Тестирование показало, что Fe1Co1-N-C превосходит платиновые аналоги по активности в кислородной реакции. Батареи на его основе демонстрируют напряжение холостого хода 1,51 В и энергоёмкость 1079 Вт·ч на килограмм цинка. Устройства сохраняют стабильность даже при высоких плотностях тока (до 600 мА/см²) и выдерживают более 7200 циклов заряда-разряда, что указывает на рекордный срок службы.
По словам руководителя исследования Ди Чжана, работа закладывает основу для проектирования катализаторов, пригодных для реального применения. В будущем команда планирует усовершенствовать методы синтеза двухатомных структур и точнее определять активные центры, чтобы повысить эффективность преобразования энергии.
Исследование поддержано программой развития Университета Тохоку, а его результаты доступны на платформе Digital Catalysis Platform, пишет ScienceDaily.
