A new non-precious metal-based bi-functional electrocatalyst (capable of catalyzing two different types of reactions) can decrease cost and increase the efficiency of metal air batteries.
With the rise in demand for different energy sources, worldwide efforts are being made to develop different kinds of energy devices, such as lithium-ion batteries, lead-acid batteries, redox flow batteries, lithium-air batteries, zinc-air batteries, etc. sodium-ion batteries, fuel cells, and super capacitors.
Among them, Zn-air batteries have drawn significant attention due to their low cost and high energy density. They are compact power sources for portable electronics and electric vehicles and energy storage devices to manage energy flow among renewable energy generators, such as wind turbines, photovoltaic panels, electric grids, and end-users. However, a major challenge for such batteries is catalyst development. A bi-functional catalyst works for oxygen reduction while discharging the battery and the same catalyst helps in oxygen evolution reaction during the charging cycle. Most of the conventional catalysts available consist of noble metals in their composition, making the batteries costly.
International Advanced Research Centre for Powder Metallurgy and New Materials (ARCI), an autonomous R&D Centre of Department of Science and Technology (DST), Govt. of India, has developed the cost-effective electrocatalyst by anchoring transition metal ions into the sulfur-doped carbon framework via carbonization of a polymer called sPEEK (sulphonated polyether ether ketone). This catalyst synthesis method can also be used to recycle used ionomers (polymer composed of both neutral repeating units and ionized units).
The scientists have used an ion-exchange strategy that positions the metal ions in the carbon framework homogeneously, limits the particle size and offers control on composition and size at a very low loading of transition metal. Cost-effectiveness is thus achieved by low loading of transition metal, high activity, and high cycling stability compared to many of the catalysts earlier reported in the literature.
The catalyst also leads to reduced voltage polarization, enabling higher energy efficiency and a stable charge-discharge characteristic. The results obtained were comparable to that of conventionally used noble metal-based catalysts with metal loading of 20% or higher. The research has been published in ACS Applied Energy Materials.
xxxxxxxxxx
புதிய விலைமதிப்பற்ற உலோகத்தின் அடிப்படையில் 2 வெவ்வேறு விதமான எதிர்வினைகளை வினையூக்கும் திறன்வாய்ந்த மின்-வினையூக்கியால் உலோக காற்று மின்கலன்களின் கட்டணத்தைக் குறைத்து தரத்தை உயர்த்த முடியும்.
பல்வேறு விதமான எரிசக்திகளுக்குத் தேவை அதிகரித்து வரும் நிலையில் லித்தியம்-அயான் மின்கலன், ஈயம் அமில மின்கலன், ரெடாக்ஸ் சார்ந்த மின்கலன், லித்தியம்- காற்று மின்கலன், துத்தநாகம் காற்று மின்கலன், சோடியம்- அயான் மின்கலன், எரிபொருள் மின்கலம் போன்ற பல்வேறு எரிசக்தி உபகரணங்களை உருவாக்கும் முயற்சிகள் உலகம் முழுவதும் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகிறது.
இந்திய அரசின் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப துறையின் கீழ் தன்னாட்சி மேம்பாட்டு மற்றும் ஆராய்ச்சி மையமாக இயங்கும் தூள் உலோகம் மற்றும் புதிய பொருள்களுக்கான சர்வதேச மேம்பட்ட ஆராய்ச்சி மையம், குறைந்த செலவிலான மின்-வினையூக்கியை உருவாக்கியுள்ளது. பயன்படுத்தப்பட்ட அயோனாமர்களை மீண்டும் பயன்படுத்தவும் இந்த வினையூக்கி முறை உபயோகமாக இருக்கும்.
–திவாஹர்.