可持续和清洁能源的发展需要在新能源技术上取得重大突破，例如水电解装置、燃料电池和金属空气电池。可充电锌空气电池（ZABs）由于具有高能量密度（1086 Wh/kg）、天然丰富的锌储量、低成本和高安全性等优点而受到广泛关注。然而，当温度低于 0 °C 时，ZAB 的性能会严重恶化，这是由于电催化反应的动力学减慢和 498 kJ/mol 的极高 O=O 键能值。

近日，清华大学王定胜教授，中南大学雷永鹏教授通过合成负载在 N 掺杂碳 (Fe-Se/NC) 上的原子分散的 Fe-Se 原子对，成功构建了双功能电催化剂。

文章要点

1）获得的 FeSe/NC 显示出值得注意的双功能氧催化性能，具有 0.698 V 的低电位差，远优于报道的铁基单原子催化剂。

2）理论计算表明，Fe-Se 原子对周围的 p-d 轨道杂化导致显着不对称的极化电荷分布。

3）Fe-Se/NC 基固态可充电锌空气电池 (ZABs-Fe-Se/NC) 在 25 ^oC 下以 20 mA/cm² 稳定充放电 200 小时（1090 次循环），是 ZABs-Pt/C+Ir/C的 6.9 倍。在-40 °C 的极低温度下，ZABs-Fe-Se/NC 在 1 mA/cm² 下表现出 741 h（4041 次循环）的超强循环性能，约为 ZABs-Pt/C+Ir/C的 11.7 倍。更重要的是，ZABs-FeSe/NC 甚至可以在 -40 °C 下以 5 mA/cm² 运行 133 小时（725 个循环）。

参考文献

Yao Wang, et al, Synergistic Fe-Se Atom Pairs as Bifunctional Oxygen Electrocatalysts Boost Low-Temperature Rechargeable Zn-Air Battery, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202219191

DOI: 10.1002/anie.202219191

https://doi.org/10.1002/anie.202219191