要点二：DFT计算验证Pt/C优异的IOR活性
在之前加入KI的锌空气电池研究中，依然使用传统的ORR/OER催化剂。但我们认为OER活性差（例如Pt/C）可能并不代表IOR活性差，同样，OER活性高（例如RuO2,IrO2）并不代表OER活性高。所以我们选取了ORR基准催化剂Pt/C和OER基准催化剂IrO2作为对比：可以看到IrO2的OER起始电位更低，说明OER催化活性显著高于Pt/C，但Pt/C显示出了更好的IOR活性。DFT计算也同样验证了我们的实验结果。而且Pt/C对碘离子的吸附能的绝对值比IrO2更高，也说明Pt/C更利于催化碘氧化反应。
因此，通常在锌空气电池中被用作放电ORR催化剂的Pt/C，也可以胜任IOR充电功能了。然而毕竟Pt/C是个贵金属催化剂，价格昂贵，不适合大规模应用于锌空气电池。我们借此利用Pt/C提出双功能ORR/IOR催化剂的概念，希望未来有更多研究者共同努力研发高效且价格低廉的ORR/IOR催化剂，助力锌空气电池发展。
图3. Pt/C和IrO2的自由能图谱以及对于碘离子的吸附能
要点三：锌空气电池性能
可以看到使用KI和Pt/C的锌空气电池，充电电压降低非常明显，能量效率也大大提升。同时，电池的放电电压也维持在一个平稳且较高的水平。在循环测试中，若不使用KI，锌空气电池性能不到10小时便迅速衰减，这是因为较高的电压导致严重的Pt/C电极碳腐蚀。而使用KI可较好的保护Pt/C电极，因为较低的充电电压并不会对Pt/C造成损害，80小时循环充放电后电池性能并无明显衰减。电解液的颜色变化也更加验证了低充电电压对Pt/C碳腐蚀的缓和作用。
图4. 锌空气电池性能展示
要点四：低电压IOR对电极的保护
初始的Pt/C的TEM和SEM图像显示，碳基底十分明显，Pt颗粒均匀且致密分散。在有KI的锌空气电池循环后，Pt/C依然可以保持原来的形貌。然而没有KI的锌空气电池循环后，碳基底褪色，说明发生了严重的碳腐蚀，并且Pt颗粒发生团聚，且分散稀疏，说明有很大一部分Pt在循环过程中脱落。这一现象也解释了为何在有KI的情况下，锌空气电池寿命大大延长。
图5. 初始、有KI循环后和无KI循环后的Pt/C电极的TEM和SEM图像
【文章链接】
Pt/C as a bifunctional ORR/iodide oxidation reaction (IOR) catalyst for Zn-air batteries with unprecedentedly high energy efficiency of 76.5%
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121992
【通讯作者简介】
倪萌教授简介：倪萌教授团队的研究兴趣包括燃料电池、可充电金属空气电池、电化学水分解和低品位余热利用的电化学系统。在Science, Nature, Nature Energy, Advanced Energy Materials，ACS Energy Letters, Science Bulletin, Advanced Functional Materials, Small等
