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Nanopore Confinement of Electrocatalysts Optimizing Triple Transport for an Ultrahigh‐Power‐Density Zinc–Air Fuel Cell with Robust Stability

材料科学 纳米技术 化学工程 纳米孔 燃料电池 冶金 工程类
作者
Tianpei Zhou,Huan Shan,Hao Yu,Cheng’an Zhong,Jiankai Ge,Nan Zhang,Wangsheng Chu,Wensheng Yan,Qian Xu,HengAn Wu,Changzheng Wu,Yi Xie
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:32 (47) 被引量:130
标识
DOI:10.1002/adma.202003251
摘要

Abstract Metal–air fuel cells with high energy density, eco‐friendliness, and low cost bring significantly high security to future power systems. However, the impending challenges of low power density and high‐current‐density stability limit their widespread applications. In this study, an ultrahigh‐power‐density Zn–air fuel cell with robust stability is highlighted. Benefiting from the water‐resistance effect of the confined nanopores, the highly active cobalt cluster electrocatalysts reside in specific nanopores and possess stable triple‐phase reaction areas, leading to the synergistic optimization of electron conduction, oxygen gas diffusion, and ion transport for electrocatalysis. As a result, the as‐established Zn–air fuel cell shows the best stability under high‐current‐density discharging (>90 h at 100 mA cm −2 ) and superior power density (peak power density: >300 mW cm −2 , specific power: 500 Wg cat −1 ) compared to most reported non‐noble‐metal electrocatalysts. The findings will provide new insights in the rational design of electrocatalysts for advanced metal–air fuel cell systems.
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