海洋科学与工程学院饶鹏&苗政培&田新龙教授团队在Advanced Functional Materials上发表海水电池研究论文

近期，海洋科学与工程学院饶鹏副研究员所在团队在能源领域Top期刊Advanced Functional Materials (IF=19.0)发表题为《Protection of Fe single-atoms by Fe clusters for chlorine-resistant oxygen reduction reaction》的研究论文。海洋科学与工程学院饶鹏副研究员为论文第一作者，海洋科学与工程学院博士后梁颖、苗政培副教授、田新龙教授为论文共同通讯作者，海南大学海洋科学与工程学院是唯一通讯单位。

直接海水锌-空气电池（S-ZABs）具有能量密度高、使用安全和成本低等众多优势，为储能技术的发展提供了全新的途径。然而，S-ZABs的大规模商业化应用仍受到几个关键问题的阻碍。挑战之一是海水中的复杂离子（尤其是氯离子（Cl^-））对电池空气阴极的吸附毒化影响；另一个挑战是空气阴极氧还原反应（ORR）的动力学速度非常缓慢，需要高性能催化剂驱动ORR反应快速进行。因此，迫切需要开发具有优异抗Cl^-毒化性能的高效ORR催化剂来推动S-ZABs的商业化进程。

本文提出了在高活性单原子位点附近可控构筑对Cl^-具有强吸附能力的金属团簇位点，实现对单原子活性位点的有效保护。我们利用等离子体轰击策略制备了Fe原子簇（ACs）修饰Fe单原子（SAs）催化剂（Fe_SA-Fe_AC/NC）。Fe_SA-Fe_AC/NC在碱性海水电解液中展现出了优异的ORR催化性能，其半波电位高达0.886 V。当其作为阴极催化剂组装成S-ZABs时，该电池表现出卓越的放电性能，峰值功率密度达到222 mW cm^-2，是基于Pt/C催化剂的S-ZABs的2.3倍。此外，密度泛函理论计算表明，Fe_AC的引入有效调节了Fe_SA的电子结构并降低了其周围Cl^-的浓度，从而提高了催化剂的活性和稳定性。

该工作得到了海南大学海洋科技协同创新基金（XTCX2022HYC14, XTCX2022HYC05）、国家自然科学基金（52164028、52274297）、海南大学高层次人才科研启动基金（KYQD(ZR)20008、KYQD(ZR)21125、KYQD(ZR)23069、KYQD(ZR)23169）、和海南省院士创新平台（YSPTZX202315）的支持。

论文链接: https://doi.org/10.1002/adfm.202407121