아연–공기 배터리(ZAB)는 높은 비에너지 밀도, 비용 효율성 및 환경 친화성으로 인해 지속 가능한 에너지 저장을 위한 유망한 선택지로 평가된다. 그러나 이들의 확장성은 높은 과전위, 이중기능 산소 발생 반응/산소 환원 반응에서의 느린 동역학, 및 알칼리 환경에서의 불안정성 때문에 어렵다. 본 연구에서는 TON@NC(질소 도핑 탄소 상의 3금속 산화물 나노니들)로 명명된 고활성 이중기능 산소 촉매의 개발을 보고한다. TON@NC는 질소 도핑 탄소 네트워크에 균일하게 고정된 Ni-Co-Fe 산화물 나노니들을 포함한다. TON@NC의 합성은 수열 공정을 통해 수산화물을 형성한 후 마이크로웨이브를 이용한 열처리로 수행된다. 최적화된 TON@NC 촉매는 바람직한 구조적 다공성을 유지하며, 설계된 산소 공석과 적절한 결정립 크기 덕분에 뛰어난 이중기능 산소 촉매 성능을 보인다. TON@NC는 산소 촉매 반응에서 성능이 향상되며, 알칼리 환경에서 반파전위 0.78 V 및 활성전위 1.49 V를 나타내어 탄소 기반 귀금속 촉매를 능가한다. 또한 TON@NC를 공기극으로 사용하는 ZAB는 300 h에 걸친 현저한 사이클 안정성을 보이며, 우수한 출력 전력 밀도 100.5 mW cm −2 를 나타낸다. 이러한 용이하고 적응 가능한 합성 전략은 에너지 저장 응용을 위한 고도화된 다중 금속 촉매와 결합된 정밀하게 설계된 질소 도핑 탄소 백본으로 이루어진 다공성 하이브리드의 개발을 가속할 수 있다. 마이크로웨이브 보조 재구성 전략은 Ni-Co-Fe 3금속 산화물 나노니들이 질소 도핑 탄소 네트워크 구조에 고정된 고활성 이중기능 산소 촉매인 TON@NC를 제작하기 위해 고안되었다. TON@NC는 알칼리 환경에서 반파전위 0.78 V 및 활성전위 1.49 V로 산소 촉매 반응을 현저하게 향상시키는 한편, 공기극으로 TON@NC를 적용한 ZAB는 300 h에 걸친 현저한 사이클 안정성과 100.5 mW cm −2 의 우수한 출력 전력 밀도를 보인다. 그래픽 초록

증기 압축 냉동의 환경적 부담은 대안에 대한 관심을 촉발해 왔다. 열량냉동(캘로릭 냉동) 순환은 새로운 방향을 제시하지만, 대부분은 제한된 온도 상승(temperature lift)을 갖는 고체상 재료, 낮은 성능, 그리고 낮은 유동성을 기반으로 하여 규모화에 장애가 된다. 본 연구에서는 질산염 기반 염의 흡열성 용해(endothermic dissolution)를 이용하고 전기투석(electrodialysis)으로 재생하는 액체상 쌍극자열량(다이폴라칼로릭, dipolarcaloric) 냉동 순환을 제안한다. 이 순환은 큰 단열 온도 변화와 높은 성능계수(coefficient of performance)를 달성한다. 우리는 효과적인 염수(saltwater) 조합을 규명하고, 열역학적 모델링의 지원 하에 실험적으로 순환을 검증하였다. 이들 조합 중에서 질산암모늄은 냉동에 적합하며, 질산칼륨은 공조(에어컨)에 적절하다. 시스템은 풍부하고 저비용의 재료를 사용하며, 유체성(fluidic) 특성은 효율적인 열전달과 규모화 가능성을 보장한다. 본 연구는 쌍극자열량 냉각(dipolarcaloric cooling)을 환경적으로 책임 있는 냉동의 실행 가능한 대안으로 정립한다.

아연–공기 배터리(ZAB)는 높은 비에너지 밀도, 비용 효율성 및 환경 친화성으로 인해 지속 가능한 에너지 저장을 위한 유망한 선택지로 평가된다. 그러나 이들의 확장성은 높은 과전위, 이중기능 산소 발생 반응/산소 환원 반응에서의 느린 동역학, 및 알칼리 환경에서의 불안정성 때문에 어렵다. 본 연구에서는 TON@NC(질소 도핑 탄소 상의 3금속 산화물 나노니들)로 명명된 고활성 이중기능 산소 촉매의 개발을 보고한다. TON@NC는 질소 도핑 탄소 네트워크에 균일하게 고정된 Ni-Co-Fe 산화물 나노니들을 포함한다. TON@NC의 합성은 수열 공정을 통해 수산화물을 형성한 후 마이크로웨이브를 이용한 열처리로 수행된다. 최적화된 TON@NC 촉매는 바람직한 구조적 다공성을 유지하며, 설계된 산소 공석과 적절한 결정립 크기 덕분에 뛰어난 이중기능 산소 촉매 성능을 보인다. TON@NC는 산소 촉매 반응에서 성능이 향상되며, 알칼리 환경에서 반파전위 0.78 V 및 활성전위 1.49 V를 나타내어 탄소 기반 귀금속 촉매를 능가한다. 또한 TON@NC를 공기극으로 사용하는 ZAB는 300 h에 걸친 현저한 사이클 안정성을 보이며, 우수한 출력 전력 밀도 100.5 mW cm −2 를 나타낸다. 이러한 용이하고 적응 가능한 합성 전략은 에너지 저장 응용을 위한 고도화된 다중 금속 촉매와 결합된 정밀하게 설계된 질소 도핑 탄소 백본으로 이루어진 다공성 하이브리드의 개발을 가속할 수 있다. 마이크로웨이브 보조 재구성 전략은 Ni-Co-Fe 3금속 산화물 나노니들이 질소 도핑 탄소 네트워크 구조에 고정된 고활성 이중기능 산소 촉매인 TON@NC를 제작하기 위해 고안되었다. TON@NC는 알칼리 환경에서 반파전위 0.78 V 및 활성전위 1.49 V로 산소 촉매 반응을 현저하게 향상시키는 한편, 공기극으로 TON@NC를 적용한 ZAB는 300 h에 걸친 현저한 사이클 안정성과 100.5 mW cm −2 의 우수한 출력 전력 밀도를 보인다. 그래픽 초록

증기 압축 냉동의 환경적 부담은 대안에 대한 관심을 촉발해 왔다. 열량냉동(캘로릭 냉동) 순환은 새로운 방향을 제시하지만, 대부분은 제한된 온도 상승(temperature lift)을 갖는 고체상 재료, 낮은 성능, 그리고 낮은 유동성을 기반으로 하여 규모화에 장애가 된다. 본 연구에서는 질산염 기반 염의 흡열성 용해(endothermic dissolution)를 이용하고 전기투석(electrodialysis)으로 재생하는 액체상 쌍극자열량(다이폴라칼로릭, dipolarcaloric) 냉동 순환을 제안한다. 이 순환은 큰 단열 온도 변화와 높은 성능계수(coefficient of performance)를 달성한다. 우리는 효과적인 염수(saltwater) 조합을 규명하고, 열역학적 모델링의 지원 하에 실험적으로 순환을 검증하였다. 이들 조합 중에서 질산암모늄은 냉동에 적합하며, 질산칼륨은 공조(에어컨)에 적절하다. 시스템은 풍부하고 저비용의 재료를 사용하며, 유체성(fluidic) 특성은 효율적인 열전달과 규모화 가능성을 보장한다. 본 연구는 쌍극자열량 냉각(dipolarcaloric cooling)을 환경적으로 책임 있는 냉동의 실행 가능한 대안으로 정립한다.

열-갈바닉 소자에서 융해 엔트로피를 활용하고, 벌크 알칼리 금속 합금의 관련 구성 엔트로피 변화에 기반함으로써 Na 2+ x K 합금에서 열기전력(thermopower)을 1.5 mV K −1에서 26.1 mV K −1로 상당히 향상시킬 수 있다.