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학술저널
저자정보
Liang Yu (Hunan University of Science and Technology) Qingfeng Yi (Hunan University of Science and Technology) Xiaokun Yang (Hunan University of Science and Technology) Xiulin Zhou (Hunan University of Science and Technology)
저널정보
성균관대학교 성균나노과학기술원 NANO NANO Vol.14 No.3
발행연도
2019.1
수록면
43 - 57 (15page)

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Development of a neutral Zn–air battery is of much significance due to the high stability of zinc in a neutral electrolyte. Here, Ni/Co-doped C–N nanotube composites (C–N, Ni/C–N, Co/C–N, and Ni–Co/C–N) as efficient oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts in a neutral medium have been prepared by direct pyrolysis of Ni/Co salt, dicyandiamide (DCD) and glucose. Among the synthesized catalysts, Ni–Co/C–N presents a high ORR current density of 8.5mA · cm -2 in a 0.5 mol · L -1 KNO3 solution. The ORR electron transfer number of the catalyst Ni–Co/C–N is 3.8, indicating that O2 is almost completely reduced to H2O. A neutral zinc–air battery utilizing a 0.5 mol · L -1 KNO3 solution has been assembled by using the prepared composite catalyst coated on carbon paper as an air cathode, and Zn plate as an anode. The battery with the cathode catalyst Ni–Co/C–N delivers the open-circuit voltage of 1.13 V and the maximum power density of 65mW · cm -2. The constant discharge current density of 50mA · cm -2, 100 mA · cm -2 and 150mA · cm -2 can last 202 h, 93 h and 11 h, respectively. A stable voltage plateau appears at various discharge current densities. The neutral zinc–air battery can be repeatedly discharged after replacing the zinc anode. Results indicate that the synthesized Ni–Co/C–N catalyst is an excellent cathode material applied to a neutral zinc–air battery, showing broad application prospects as a mobile power source.
#Zinc–air battery #oxygen reduction reaction #nonprecious metal catalyst #neutral electrolyte #carbon nanotubes

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