澳洲科學家最近開發出一種有潛力改變清潔能源儲存未來的解決方案，他們利用熱處理的三維材料和原子級鈷掺雜，創造出了一種創紀錄的鋅空氣電池。這個研究團隊來自墨爾本的莫納什大學，他們引入了一種新型催化劑，承諾能增強下一代電池的功率、延長壽命並降低成本。根據報導，這項創新超越了由貴金屬如鉑和釕製成的標準商業催化劑，顯示了其在性能上的優勢。
莫納什大學的博士生Saeed Askari與化學及生物工程系的高級講師Parama Banerjee博士共同領導了這項研究，他們利用熱處理技術將三維材料轉化為超薄碳片。Askari表示，「通過在碳框架上以原子級精確度工程化鈷和鐵，我們在鋅空氣電池中實現了創紀錄的性能，這顯示了當催化劑以原子精度設計時所能達到的可能性。」
鋅空氣電池（ZABs）是以鋅與空氣中的氧進行氧化反應的金屬空氣電化學電池。它們由鋅金屬陽極與通過空氣陽極耦合的氧組成。鋅空氣電池因其高能量密度、低成本和環保特性而受到越來越多的關注，特別是鋅的豐富性使其成為高容量應用的理想選擇，如便攜式電子設備、電動車輛及可再生能源儲存。傳統上，鋅空氣電池通常是不可充電的，但研究人員正在努力將其轉化為可充電型，以便用於電動車和大規模能源儲存。
儘管如此，這些電池的實際應用仍面臨兩大挑戰，分別是輸出功率有限和充放電穩定性差。為了解決這些挑戰，莫納什大學的兩位工程師打破了鋅空氣電池的所有性能紀錄。據報導，研究人員利用熱處理將三維材料轉化為碳片，並添加鈷原子，以生產出更快速且更高效的解決方案。這項實驗的結果顯示，使用鈷和鐵作為陰極材料的電池在74天內經受了3,570次充電循環。
這項電池顯示出優異的性能，提供了229.6 毫瓦每平方厘米 (mW/cm²) 的功率密度和997 瓦時每千克 (Wh/kg) 的能量密度。為了檢驗設計的有效性，兩位研究人員在兩個月內進行了持續的電池測試。Banerjee進一步解釋說，「持續運行可充電鋅空氣電池超過兩個月是該領域的一個里程碑。」研究結果表明，在可充電鋅空氣系統中表現出色的性能和穩定性。Banerjee指出，這一設計的原則可以應用於其他清潔能源技術，包括燃料電池、水分解和二氧化碳轉化等。
目前，鋅空氣電池主要用於小型設備，如助聽器。然而，這項新發展使工程師們相信，未來將能開啟可充電、高功率應用的新大門。Banerjee表示，這項創新標誌著該領域的一個轉折點，「它證明了這項技術已準備好從實驗室走向實際應用。」這項研究成果已發表在《化學工程期刊》中。
