A CrMnFeCoNi high entropy alloy boosting oxygen evolution/reduction reactions and zinc-air battery performance

过电位 析氧 材料科学 双功能 合金 塔菲尔方程 催化作用 阳极 化学工程 冶金 无机化学 电化学 物理化学 电极 工程类 有机化学 化学
作者
Ren He,Linlin Yang,Yu Zhang,Xiang Wang,Seungho Lee,Ting Zhang,Lingxiao Li,Zhifu Liang,Jingwei Chen,Junshan Li,Ahmad Ostovari Moghaddam,Jordi Llorca,María Ibáñez,Jordi Arbiol,Ying Xu,Andreu Cabot
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:58: 287-298 被引量:140
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2023.03.022
摘要

The development of cost-effective, high-activity and stable bifunctional catalysts for the oxygen reduction and evolution reactions (ORR/OER) is essential for zinc–air batteries (ZABs) to reach the market. Such catalysts must contain multiple adsorption/reaction sites to cope with the high demands of reversible oxygen electrodes. Herein, we propose a high entropy alloy (HEA) based on relatively abundant elements as a bifunctional ORR/OER catalyst. More specifically, we detail the synthesis of a CrMnFeCoNi HEA through a low-temperature solution-based approach. Such HEA displays superior OER performance with an overpotential of 265 mV at a current density of 10 mA/cm2, and a 37.9 mV/dec Tafel slope, well above the properties of a standard commercial catalyst based on RuO2. This high performance is partially explained by the presence of twinned defects, the incidence of large lattice distortions, and the electronic synergy between the different components, being Cr key to decreasing the energy barrier of the OER rate-determining step. CrMnFeCoNi also displays superior ORR performance with a half-potential of 0.78 V and an onset potential of 0.88 V, comparable with commercial Pt/C. The potential gap (Egap) between the OER overpotential and the ORR half-potential of CrMnFeCoNi is just 0.734 V. Taking advantage of these outstanding properties, ZABs are assembled using the CrMnFeCoNi HEA as air cathode and a zinc foil as the anode. The assembled cells provide an open-circuit voltage of 1.489 V, i.e. 90% of its theoretical limit (1.66 V), a peak power density of 116.5 mW/cm2, and a specific capacity of 836 mAh/g that stays stable for more than 10 days of continuous cycling, i.e. 720 cycles @ 8 mA/cm2 and 16.6 days of continuous cycling, i.e. 1200 cycles @ 5 mA/cm2.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
紫气东来完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
蘅大爷完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
李光辉发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
EthanChan完成签到,获得积分10
2秒前
生动高丽完成签到,获得积分10
2秒前
优秀元枫完成签到,获得积分10
3秒前
xu完成签到,获得积分10
3秒前
风中琦完成签到 ,获得积分10
3秒前
kke完成签到,获得积分10
3秒前
呆萌的青烟完成签到,获得积分10
3秒前
东风完成签到,获得积分10
4秒前
yeandpeng完成签到,获得积分20
4秒前
852应助ceeray23采纳,获得20
4秒前
刘白告发布了新的文献求助10
4秒前
小诗完成签到,获得积分10
4秒前
mm完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
方hh发布了新的文献求助10
5秒前
ZetianYang完成签到,获得积分10
5秒前
李佳发布了新的文献求助10
6秒前
高大的千秋完成签到,获得积分10
6秒前
粉呜呜呜海完成签到,获得积分10
6秒前
无名子完成签到 ,获得积分10
6秒前
TayBob完成签到,获得积分10
7秒前
ChenChen完成签到,获得积分10
7秒前
莫封叶完成签到,获得积分10
8秒前
可乐加冰完成签到,获得积分10
8秒前
英姑应助我就是歌手采纳,获得10
8秒前
Mr鹿完成签到,获得积分10
8秒前
隐形曼青应助刘白告采纳,获得10
9秒前
科研通AI6应助苏silence采纳,获得10
9秒前
Orange应助Jincen采纳,获得10
9秒前
之之完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
大角牛完成签到,获得积分10
10秒前
希望天下0贩的0应助under采纳,获得10
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
Metagames: Games about Games 700
King Tyrant 680
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5573758
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4660031
关于积分的说明 14727408
捐赠科研通 4599888
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2524520
邀请新用户注册赠送积分活动 1494877
关于科研通互助平台的介绍 1464977