中美聯合研究團隊金屬空氣電池研發獲新突破

新華社天津７月１２日電（張建新、吳軍輝）南開大學電子信息與光學工程學院王衛超教授、美國休斯敦大學姚彥教授聯合研究團隊在金屬空氣電池研發上獲得新突破，成功將錳基莫來石材料作為催化劑應用於鎂空氣電池，大大降低成本，提高了鎂空氣電池的效率。

金屬空氣電池是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發生氧化還原反應產生電能的一種特殊燃料電池，具有原材料豐富、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。

然而，在金屬空氣電池中，氧還原（ＯＲＲ）催化劑直接決定著電轉化效率、電池成本和壽命等。傳統的ＯＲＲ催化劑主要是貴金屬和金屬螯合物，但是貴金屬儲量有限，成本過高；金屬螯合物的品種較少，製備過程複雜。尋找一種既價格低廉，又對氧還原有很好的催化活性的催化劑是開發金屬空氣電池的關鍵課題，也是制約其在電動汽車等領域廣泛應用的關鍵因素。

「莫來石是一類陶瓷材料。之前幾乎沒有人想過用它來做金屬空氣電池的催化劑。」王衛超說，他在４年前的一項實驗中發現，在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。

基於這樣的發現成果，王衛超與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，他們終於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（ＮａＣｌ）溶液中，實現ＯＲＲ反應過電勢達到０．７８Ｖ，已經接近貴金屬鉑催化劑的性能（０．７Ｖ），且材料穩定性能優於貴金屬。

「以前用鉑，價格論克算，１克至少是人民幣２００元。現在用莫來石，以噸計數。而且由於莫來石更加穩定，可以更多次重複反應，這就意味著電池壽命的延長。這是莫來石材料首次在金屬空氣電池中的應用，為莫來石材料在電化學中的新應用開闢了新路。」姚彥教授說。

介紹該合作成果的論文已被國際著名學術刊物《Ｎａｎｏ Ｅｎｅｒｇｙ》（《納米能量》）在線發表。

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