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清（qīng）華大學張強教授Adv. Mater.: 不對稱空氣陰極（jí）設計增強高性能鋅（xīn）空氣電池中的界麵電催化反（fǎn）應

在鋅空（kōng）氣電池(ZABs)中，空氣陰極由親水（shuǐ）性基底（dǐ）上的氧電催化劑和疏水性氣體擴（kuò）散層(GDL)組（zǔ）成，以（yǐ）促進氧還原（yuán）反應(ORR)和析氧反（fǎn）應(OER)。然而，在空氣陰極中，涉及氣體的（de）電化學反應主要發生在（zài）固體電催化（huà）劑、液體電解質和氧之間的多相界麵區域，這（zhè）意味著隻有界麵區域的可接觸電催化（huà）劑才能完全發揮其作用。因此，要有效（xiào）利用具有高內在活性的電催化劑，就（jiù）必須要有一個具有（yǒu）豐富而穩定的電催（cuī）化活性位點多相界（jiè）麵。盡管如此，空氣陰極（jí）的界麵工程卻很少（shǎo）受到重視（shì）。傳統的空氣陰極通過（guò）滴注或噴塗的方法在疏水GDL表麵加（jiā）載親水性雙（shuāng）功能電催化劑層，以構建多相（xiàng）反應界麵，然（rán）而，這種陰極結構提供的是一個近2D的多相界麵，它被限製在電催（cuī）化劑層（céng）和GDL之間（jiān）的狹窄空間內。由於這一二維界麵僅能接觸到位於（yú）GDL表麵附近的一小（xiǎo）部分電催化劑，因此大多數催化位點不能做出實際貢獻，而且即使是功能性的活（huó）性位（wèi）點（diǎn）也存在著反應界麵的接觸不良，在（zài）氧化還（hái）原反（fǎn）應過（guò）程中容易落入電解質中。

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為了克服二維反應界麵的局限性，清（qīng）華大學張強（qiáng）教授課題組首次提出了一（yī）種增維界麵策略，其核心思想是將原來的二維多相（xiàng）界麵向GDL方向進（jìn）行擴展，在（zài）GDL內部構造一（yī）個三維（wéi）多相（xiàng）反應界麵。與局限於GDL表麵的2D界麵相（xiàng）比，3D反應界麵（miàn）由於（yú）其擴展的相互連接界（jiè）麵結（jié）構，因此（cǐ）可以顯著增加活性中心的數量，即使一（yī）些電催化劑脫落並在三維界麵區域內，它（tā）們仍然能夠發揮作用。在（zài）此基（jī）礎（chǔ）上，作者設計（jì）出一種不對稱的空氣陰極，以增加活性中心，加速傳質，並產生動態穩定的反（fǎn）應界麵。利用NiFe層狀雙（shuāng）氫（qīng）氧化（huà）物作為電催化劑，基於不對稱陰極的ZABs可提供較小的充放電電壓間隙(5.0 mA cm^?2時為0.81 V)、高功率密度和（hé）優異的循環穩（wěn）定（dìng）性(超過2000圈（quān）)。