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 有机化学 化学 工程类
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 BV]
卷期号:58: 287-298 被引量:91
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
xrl完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
猪美丽完成签到,获得积分10
4秒前
四爷发布了新的文献求助10
5秒前
一心完成签到,获得积分10
6秒前
notsoeasy完成签到,获得积分10
6秒前
摆哥完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
万能的土豆完成签到,获得积分10
8秒前
kingsley05完成签到,获得积分20
8秒前
shin0324完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
彭新雨发布了新的文献求助10
11秒前
小杨发布了新的文献求助10
12秒前
amwlsai完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
小鹿儿完成签到,获得积分0
13秒前
Doctor_Mill完成签到,获得积分10
14秒前
RadiantYT完成签到,获得积分10
14秒前
ting_jiang完成签到,获得积分10
14秒前
开朗夏彤完成签到,获得积分10
14秒前
一颗红葡萄完成签到 ,获得积分10
16秒前
山雀完成签到,获得积分10
18秒前
Hardskills发布了新的文献求助10
18秒前
louyu完成签到 ,获得积分0
19秒前
orixero应助Justtry采纳,获得10
21秒前
YJH完成签到,获得积分10
23秒前
Littlerain~完成签到,获得积分10
23秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
23秒前
18183389686完成签到 ,获得积分10
24秒前
郭mm完成签到,获得积分10
24秒前
Alex完成签到,获得积分10
25秒前
小蘑菇应助你是我的唯一采纳,获得10
26秒前
xzz完成签到,获得积分10
26秒前
LZY完成签到,获得积分10
27秒前
都学好了完成签到,获得积分10
27秒前
xiaoding完成签到 ,获得积分10
28秒前
小柚子完成签到,获得积分10
28秒前
外向的含羞草完成签到,获得积分10
29秒前
我是老大应助davidwuran采纳,获得10
30秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Atlas of Interventional Pain Management 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4008892
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3548554
关于积分的说明 11299093
捐赠科研通 3283171
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810293
邀请新用户注册赠送积分活动 886000
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811245