Nanopartículas de Hidróxido Duplo em Camadas de NiFe em Nanoframas de Carbono Co,N‐Codopadas como Catalisadores Bifuncionais Eficientes para Baterias Recarregáveis de Zinco–Ar

Resumo A futura implantação em larga escala de baterias recarregáveis de zinco–ar requer o desenvolvimento de eletrocatalisadores bifuncionais baratos, estáveis e eficientes para a reação de redução do oxigênio (RRO) e a reação de evolução do oxigênio (REO). Neste trabalho, um eletrocatalisador bifuncional altamente eficiente é preparado depositando nanopartículas de hidróxido duplo em camadas de NiFe (NiFe‐LDH) de 3–5 nm em nanoframas de carbono Co,N‐codopadas (Co,N‐CNF). O eletrocatalisador NiFe‐LDH/Co,N‐CNF exibiu um excedente de potencial de REO de 0,312 V a 10 mA cm−2 e um potencial de meia-onda da RRO de 0,790 V. O desempenho excepcional do eletrocatalisador é atribuível à alta condutividade elétrica e excelente atividade de RRO do Co,N‐CNF, juntamente com o forte ancoramento das nanopartículas de NiFe‐LDH de 3–5 nm, que preserva os sítios ativos. Inspirado pelo excelente desempenho de REO e RRO do NiFe‐LDH/Co,N‐CNF, um protótipo de bateria recarregável de zinco–ar é desenvolvido. A bateria exibiu uma baixa diferença de tensão de descarga–carga (1,0 V a 25 mA cm−2) e durabilidade de ciclagem a longo prazo (mais de 80 h), além de desempenho global superior a uma bateria contraparte construída usando uma mistura de IrO2 e Pt/C como cátodo. A estratégia desenvolvida aqui pode ser facilmente adaptada para sintetizar outros eletrodos híbridos baseados em CNF bifuncionais para RRO e REO, proporcionando uma rota prática para baterias recarregáveis de zinco–ar mais eficientes.