我國金屬空氣電池研究獲進展 莫來石首次用作氧還原催化劑

金屬空氣電池因其原材料豐富、能量密度高、輕便、安全環保等優點，被稱為21世紀最具開發前景的綠色能源之一。尋找高性價比的氧還原催化劑是開發金屬空氣電池的關鍵難題，也是制約金屬空氣電池在電動汽車等領域廣泛應用的“瓶頸”。

日前，南開大學王衛超教授、美國休斯敦大學姚彥教授聯合研究團隊，成功將錳基莫來石材料作為催化劑應用于鎂空氣電池。相較于傳統貴金屬催化劑，該材料使成本大幅降低，且可在中性電解液中穩定工作，其優越的催化活性也極大提高了鎂空氣電池的效率。這是莫來石材料首次在氧還原反應中得到應用。

莫來石是一類陶瓷材料。四年前王衛超在實驗中發現，將一氧化氮轉化為二氧化氮的過程中，錳基莫來石材料表現出優良的催化效果。他預測，涉及到和氧相關的催化過程，莫來石材料或許都可以應用。基于這樣一個大膽的設想，王衛超找到了具有豐富空氣電池研發設計經驗的美國休斯頓大學姚彥教授，組成聯合研究團隊。經過大量實驗和理論研究，他們終于成功將錳基莫來石材料首次應用為鎂空氣電池的ORR催化劑，在中性溶液氯化鈉溶液中，實現ORR反應過電勢達到0.78V，接近貴金屬鉑催化劑的性能（0.7V），且材料穩定性能優于后者。

錳基莫來石催化劑的制備及理論性能預測由王衛超教授課題組完成。姚彥教授課題組實現了應用錳基莫來石催化劑的鎂空氣電池的設計，并試制出原型紐扣電池。原型電池的輸出電壓可以驅動一個紅色LED燈，說明催化劑具有著較好的催化活性，有著巨大的應用潛力。該合作成果的論文已被國際著名學術刊物《Nano Energy》（《納米能源》）在線發表。