برای یک مدت طولانی، مسافت پیموده شده تنگنا محدود توسعه وسایل نقلیه الکتریکی، که ما در این دوره از اضطراب پاسخ است. به منظور بهبود مسافت پیموده شده از یک سو افزایش ظرفیت باطری، اما مهم تر، لیتیوم فعلی مواد سه گانه است به منظور بهبود انرژی خاص از باتری باتری وزن یون به طور کلی 200Wh / کیلوگرم نقش به عنوان پیشرفت تکنولوژی، نسبت انتظار می رود که راه اندازی در سال 2020 مقدار انرژی از انرژی 300Wh / kg از باتری با ظرفیت انرژی بالا خاص می رسد، اما هنوز هم می تواند در توسعه آینده خودروهای الکتریکی را برآورده نمی تقاضا است. بر توسعه نسل بعدی از قدرت باتری انرژی بالا خاص، چندین راه برای انتخاب وجود دارد، یکی همه حالت جامد باتری لیتیوم فلزی است که در حال حاضر به طور گسترده ای پذیرفته و به رسمیت شناخته مسیر های فنی، 'باتری 500' ایالات متحده است برنامه طراحی شده است برای رسیدن به انرژی ویژه 500Wh / کیلوگرم به اهداف از طریق توسعه فن آوری باتری لیتیوم مدیترانه برای رسیدن به یک بسته باتری، الکترولیت جامد ژاپن یک پیشرو در تکنولوژی جهانی، توسعه هدایت یون سولفید الکترولیت مایع الکترولیت است و حتی می تواند فاز خط دیگر باتری فلزی هوا است، مانند باتری لیتیوم هوا و باتری Na-current جریان اصلی. در انرژی خاص بیش از 2000Wh / کیلوگرم، بسیار بالاتر از باتری های لیتیوم یون.
به تازگی، Qichen وانگ آسیای جنوبی دانشگاه، دانشگاه ملی فناوری و دوپ با N-گرافن مواد NDGS-800 به عنوان کاتالیزور الکترود هوا سلول هوا Zn- با استفاده از اکسید گرافن آماده شد GO تعداد زیادی از نقص افزایش O 2راندمان کاتالیزوری الکترود هوا به میزان قابل توجهی عملکرد باتری Zn-air را بهبود می بخشد و انرژی خاصی به اندازه 872.3 Wh / kg است. در زمینه ذخیره انرژی در آینده، چشم انداز بسیار گسترده ای دارد.
مهم ترین نقطه برای باتری های فلزی هوا، طراحی الکترود هوا است. الکترود هوا باید هر دو کاتالیزور O را داشته باشد 2واکنش کاهش و واکنش تکامل اکسیژن. اکثر الکترود های اکسیژن اغلب فلزات نجیب (Pt) و اکسید های خاکی کمیاب هستند، اما تعادل آنها دشوار است. 2کاهش و تکامل اکسیژن دو واکنش است. بنابراین مردم به الکترودهای کربن توجه می کنند، مطالعه نشان می دهد که نقص و ساختار متخلخل در مواد کربن می تواند O باشد 2ارائه شده در الکترود و کاهش فعال تکامل اکسیژن بسیاری از نقاط، به طوری که به منظور افزایش فلزی - عملکرد سلول هوا و کاهش اکسید گرافن، این اتفاق می افتد به یک گزینه بسیار خوب، کاهش اکسید گرافن به خودی خود دارای بسیاری از نقص، گچن وانگ نقایص بیشتری را در گرافن از طریق دوپینگ معرفی کرد و همچنین سطح خاصی از سطح و ساختار متخلخل گرافن نیز 2کاهش و تکامل اکسیژن تعداد زیادی از سایت های فعال را فراهم می کند و به طور قابل توجهی بهبود عملکرد باتری های Zn-air را افزایش می دهد.
روش سنتز گرافن D-doped در شکل زیر نشان داده شده است. ابتدا یک تعداد مشخصی از g-C ها استفاده می شود. 3N4محلول آبی به ورق از اکسید گرافن از GO اضافه شده است، IH فراصوت داده، و سپس راه حل ترکیبی هیدروترمال در 12H 180 ℃، سیاه و سفید تشکیل ژل مخلوط تحت درمان قرار گرفت و پس از آن یخ خشک از 48h، حذف H 2O. مواد خشک شده در یک کوره لوله، در N 2تحت حفاظت از حرارت به 600-900 درجه سانتی گراد، گرمایش 3 ساعت، مواد گرافن N-Doped NDGs-x (x نشان دهنده دمای پردازش است).
N-دوپ ساختار گرافن همانطور که در بالا نشان داده شده است، از B و C می تواند در شکل دیده می شود. داشتن یک ساختار باز منافذ و ویژگی های معمولی از گرافن، یک میکروسکوپ نیروی اتمی (شکل E) نشان می دهد که ضخامت گرافن 3nm است، آن را در حدود 9 شامل لایه های اتم کربن، در حالی که مواد دارای سطح خاصی از سطح خاص (443.2m 2/ g) نسبت حجمی میکروپورها (3.43cm 3/ g) می تواند O باشد 2واکنش های کاهش و تکامل اکسیژن تعداد زیادی از سایت های فعال را فراهم می کند.
عنصر N توسط مطالعات XPS به طور عمده در سه شکل در اکسید گرافن نشان داده اند: پیریدین N، پیرول N، N گرافیت و پیریدین N + -O-، د ممکن است از نظر سینتر در 800 ℃ اشاره NDGs- پیریدین N بالاترین محتوای 800، 47.9٪ ازت و اکسید پیریدین چنین سطح بالایی از کاهش نقص در گرافن GO گسترده، به طور قابل توجهی ترویج کاتالیزوری O 2کارایی واکنش های کاهش و تکامل اکسیژن.
سایت های واکنش پذیر بیشتر به مواد NDG گرافن Doped کمک می کنند تا واکنش بهتر را بدست آورند. از اسکن ولتاژ خطی شکل زیر می توان دید که مواد NDGs-800 (منحنی قرمز) O کاتالیزوری بسیار بالا 2فعالیت کاهش دهنده، ولتاژ واکنش اولیه 0.95V، ولتاژ نیم موج نیز 0.85V می رسد، و تراکم جریان واکنش در 0V به 5.6mA / cm 2از شکل b زیر می توان چگالی جریان پاسخ NDGs-800 را در 0.8V (13.91mA / cm 2) حتی بالاتر از تراکم جریان واکنش کاتالیزور کامپوزیت Pt / C (13.32 mA / cm 2) بسیار بالاتر از NDGs-900 (6.03mA / cm 2)، NDGs-600 (55.55mA / cm 2) و NDSs-700 (2.80mA / cm 2) این باعث می شود مواد NDGs-800 بهترین کاتالیزور واکنش غیر فلزی باشد.
اگر چه NDGs-800 کاتالیز O 2فعالیت واکنش کاهش بسیار زیاد است، اما ما هنوز باید فعالیت واکنش تکامل اکسیژن کاتالیزوری NDGs-800 را بررسی کنیم. از شکل زیر می توان دید که ماده NDG-800 در 10mA / cm 2در تراکم جاری، overpotential واکنش تکامل اکسیژن کمتر از RuO است. 2/ کاتالیزور 375mV بالا است، که نشان می دهد که بازده کاتالیزوری تکاملی اکسیژن مواد NDG-800 پایین تر از RuO است. 2/ C کاتالیزور، این است که مواد NDGs-800 نیاز به بهبود در مطالعات بعدی.
Qichen Wang ترکیبی از مواد NDGs-800 برای یک باتری Zn-air (ساختار در شکل زیر نشان داده شده است) استفاده می شود. باتری دارای یک ولتاژ با نرخ باز 1.45 و یک چگالی قدرت 115.2mW / cm است. 2، بهتر از کاتالیست Pt / C (1.43V، 110.3mW / cm 2)، ظرفیت خاصی از آنند Zn با استفاده از مواد NDG-800 به 750.8mAh / g (تراکم جریان 10mA / cm 2)، انرژی خاص باتری به 872.3Wh / kg رسید. باتری همچنین عملکرد چرخه بسیار عالی را در 10mA / cm نشان داد. 2در تراکم جاری 234 سیکل (20 دقیقه در هر چرخه)، سلول تقریبا هیچ سقوطی ندارد، که بسیار بهتر از کاتالیزور Pt / C + Ir / C است.
مواد NGDs-800 مواد گرافن Doped، توسعه یافته توسط Qichen وانگ، از تعداد زیادی از نقص های گرافن اکسید GO استفاده کامل می کند و ضایعات بیشتری را از طریق دوپینگ N به وجود می آورد. 2دودگیری و واکنش تکامل اکسیژن فراهم می کند تعداد زیادی از سایت های فعال، بازده کاتالیزوری حد زیادی بهبود یافته، به ویژه در O کاتالیزوری 2کاهش مربوط می شود، بازده کاتالیزوری حتی بالاتر از پلاتین الکترود / C، و شارژ و تخلیه چرخه همچنین ثبات بسیار عالی نشان داد، دارند چشم انداز کاربرد وسیع است، اما فعالیت NDGS-800 کاتالیزوری است که هنوز هم پایین تر از واکنش تکامل اکسیژن RuO 2/ کاتالیزور C است، که نیاز بعدی را برای بهبود.
