مواد و ساخت پیشرفته

باتری­های روی-هوا از یک آند فلز روی تشکیل شده ­اند که از طریق یک کاتد هوا با اکسیژن جفت می­شود. گاز اکسیژن از طریق کاتد هوا به باتری وارد می­شود. O₂ اساساً یک منبع واکنش­ دهنده کاتدی نامحدود به دلیل اکسیژن موجود در جو است. روی راه حل بهینه­ای در مقایسه با باتری­های سنتی سرب-اسید و سیستم­های جوان Li-Ion ارائه می­دهد. روی دارای مزیت متمایز هزینه، محتوای انرژی و عملکرد عملیاتی در برابر اسید سرب در باتری‌های ثابت است.

باتری‌های روی-گاز به دلیل چگالی انرژی بالا در دهه‌های گذشته توجه زیادی را در زمینه تبدیل و ذخیره انرژی به خود جلب کرده‌اند. علاوه بر تحقیقات گسترده روی باتری­ های روی-هوا (اکسیژن)، باتری‌های جدید روی-گاز مانند باتری‌های Zn-CO₂، Zn-N₂ و Zn-NO به عنوان یک استراتژی برای رسیدن همزمان به دو هدف شامل تأمین انرژی و ارتقاء گازهای آلاینده/بی مصرف ظهور کرده‌اند.

این فناوری به عنوان روشی کم‌هزینه و قابل کنترل برای تولید مواد شیمیایی و سوخت‌های با ارزش افزوده (مانند CO، HCOO−، CH₄، NH₃) در کاتدی که توسط الکتریسیته اضافی هدایت می‌شود، جذاب‌تر می‌شود. با این حال، راهنمایی برای انتخاب کاتالیزور و ساخت سیستم انرژی وجود ندارد.

در یک بررسی جدید، دستاوردهای اخیر در باتری‌های معمولی روی-گاز، فراتر از باتری‌های روی-هوا، عمدتاً شامل باتری‌های Zn-CO₂، Zn-N₂ و Zn-NO - ، با هدف روشن کردن نحوه عملکرد این گازها برای تبدیل الکتروشیمیایی در باتری‌های روی-گاز مرور شده است. در این تحقیق، مواد شیمیایی با ارزش افزوده تولید شده و طراحی مواد کاتالیست کاتدی معرفی شده است و نشان داده است مکانیسم ذخیره انرژی این باتری‌های گاز-روی جدید به وضوح پیچیده است.

در نهایت، چالش‌های باقی‌مانده و مسیرهای احتمالی باتری‌های روی-گاز، مانند محصولات بسیار احیا شده، نرخ بازده بالا و عملکرد قابل‌توجه باتری، در آینده مورد بحث قرار گرفته است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1001841722005988