金属空气电池双功能催化剂研究

陈燕 尹晓荷 耿宏伟 刘俊杰 谢艳亭

摘 要：金属—空气电池中的氧还原和氧析出反应（ORR/OER）的反应动力学缓慢，是可再生能源技术需要解决的关键问题。双功能催化剂是提高金属空气电池中氧还原与氧析出性能的重要途径，所以开发低成本、具有高稳定性和高催化活性的双功能催化剂，是当前金属空气电池领域的研究热点。基于此，文章综述了金属空气电池的双功能催化剂的种类和研究进展。

关键词：金属空气电池;双功能催化剂;氧还原反应;氧析出反应

中图分类号：O643.36 文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）06-011-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.005

随着环境问题的日益恶化，金属空气电池的发展逐渐成为焦点，金属空气电池已被认为是最高效、成本效益最高，且对环境无害的清洁能源之一，可能在未来的可持续能源中发挥重要的作用。金属空气电池的关键部分是空气电极，包括两个基本的电化学反应，即氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER），分别与充电和放电过程相一致。氧还原（ORR）和氧析出反应（OER）的双功能电催化剂是可充电金属空气电池的关键，然而由于反应动力学缓慢和可逆性差，大大增加了电池的超电势以及实际的能量和功率性能，因此开发具有高效的氧还原和氧析出双功能催化剂迫在眉睫。

尽管目前最佳的双功能催化剂是Pt和Ir/Ru氧化物的复合催化剂，但由于资源稀缺和成本高限制了其长期的实际应用，因此低成本、高效率的双功能非贵金属基催化剂对金属空气电池的应用至关重要，但高性能的氧電催化剂的设计和制备仍然是一个巨大的挑战[1]，因为优异的催化剂需要显著的超电势和高活性的ORR和OER。……