团队负责人：郑得洲 副教授
团队核心成员：徐维教授、王付鑫博士、冯其博士、王光霞博士
电化学储能及催化团队现有师资5人，包括教授1人、副教授1人，中级职称3人，其中硕士生导师4人。
电化学储能及催化团队重点针对新型纳米能源材料及电化学储能及催化相关领域，主要围绕超级电容器、锌离子电池、电解水制氢系统和关键材料研究、新型高效贵金属催化剂等应用方向开展研究。电化学储能及催化是当下重要的科研领域，与能源储存与转换、环境保护、电化学催化、绿色能源、新能源汽车等主题密切相关。团队建立以来，研究团队已发表论文40余篇，包括Advanced Materials、J. Mater. Chem. A、Chem. Commun.、Applied Catalysis B: Environmental、Chemical Engineering Journal等。团队成员主持国家自然科学基金、广东省面上基金、广东省教育厅青年创新人才项目等多种项目基金，申请国家发明专利30余项，其中授权8项。
研究领域
1. 锌离子电池
面向新能源领域，围绕大规模储能的安全需求的新型能源器件，构造多种金属离子电池（主要为锌离子电池），开发高稳定性、高能量密度、适应低温环境的储能器件。
突出成果介绍
如何实现“碳达峰”“碳中和”目标已成为全球性焦点和议题，加大可再生能源的绿色开发和高效使用已成为全球共识，而大力发展绿色安全的大规模储能技术则是可再生能源充分开发利用的必要技术支撑。目前，可充电水系锌离子电池因安全性高、资源丰富、成本低廉、环境友好等优点，在大规模储能领域展现出广阔的应用前景。目前团队开发了多种金属氧化物基材料（锰基、钒基、钼基等）用作正极材料、多种改性优化的锌负极材料（如锌碳复合材料等）和适应不同应用场合的电解液配方。
图1：一种将NAPD嵌入二氧化锰钾中的方法，通过使锰位点的d-电子自旋态离域并激活电极对Zn2+嵌入的反应性来增强Zn2+储存。a.紫外可见光谱能带分析；b.态密度电子分布；c.定域函数模拟；d.储锌容量；e.扩散能垒。
成果应用前景
锌离子电池作为可持续储能技术之一，因其安全、无毒、较高的理论容量和环境友好性，正逐渐成为储能领域的研究热点，其成果有望应用于多个场景：
(1) 电动汽车和混合动力车：随着电动汽车的快速发展，对高效、安全的电池需求日益增加。锌离子电池以其较高的能量密度和良好的循环稳定性，可作为电动汽车的备用电源或主电源，特别是在需要频繁充放电的城市出租车和公交车等公共交通工具中。
(2) 规模储能：在可再生能源领域，如风力发电和太阳能发电，锌离子电池能够存储间歇性能源，提供稳定的电力输出，从而提高能源系统的整体效率，促进可再生能源的消纳。
(3) 便携式电源：由于锌离子电池具有快速充电能力，它们适用于需要即时高功率输出的便携式电子设备，如便携式电源银行、电动工具和相机等。
(4) 家庭储能：在家庭储能领域，锌离子电池可以作为太阳能光伏系统的储能设备，满足家庭用电需求，特别是在离网或不稳定的电网环境中。
(5) 工业应用：在工业自动化和智能制造领域，锌离子电池可作为工业机器人的动力源，支持高强度和长时间的作业需求。
(6) 军事和无人机：由于锌离子电池具有较高的安全性和可靠性，在军事应用中，如无人机的储能系统，可减少因电池故障引起的危险。
(7) 低温环境下的应用：新型可呼吸式锌离子电池正极材料能够在极端低温下工作，这使得锌离子电池适用于极地科考、卫星等需要在极端环境下运行的设备。
2. 电解水制氢催化剂
面向氢能领域关键材料，围绕电解水制氢催化剂研发、电解槽器件性能优化等方向展开研究，旨在提高催化剂的效率、降低成本，从而提高电解槽的能量效率。
突出成果介绍
质子交换膜电解水电堆具有工作电流密度大、响应速度快、结构紧凑、电解效率高等优点，特别适合与可再生能源发电技术耦合，对实现“碳达峰、碳中和”目标能发挥重要作用。我们研究了先进的催化剂材料，表现出优异的析氢和析氧电化学性能，系统地研究了电解池膜电极的制备工艺，掌握了高性能的膜电极制备工艺；通过模拟，对单电池的流场和结构设计进行了系统研究，具备电解池和电堆流场的设计能力。我们在氢能领域积累了丰富的学术成果及技术专利，在该领域具有较强的基础研究和工程技术能力。
成果应用前景
电解水制氢技术是通过电解水分子产生氢气的过程，而催化剂则是加速这一化学反应的关键。随着催化剂技术的进步，电解水制氢的应用场景也在不断拓展，主要包括以下几个方面：
(1) 可再生能源的氢能生产：太阳能、风能等可再生能源通过电解水制氢，可以实现绿色氢气的生产，这对于促进能源结构的转型和实现碳中和目标具有重要意义。
(2) 工业制造：在钢铁、化肥、石化等工业生产过程中，氢气作为清洁燃料或原料的需求巨大。电解水制氢可以提供稳定的氢气来源，减少对这些行业的环境影响。
(3) 能源储存：氢气作为一种能量载体，可以通过电解水制氢与可再生能源相结合，实现能量的储存和调节，提高能源系统的灵活性和可靠性。
(4) 交通燃料：氢气是一种高效的燃料电池汽车燃料，电解水制氢可以为交通运输领域提供清洁、可持续的能源选项，减少对化石燃料的依赖。
(5) 加热和供电：氢气可以作为一种清洁的燃料用于住宅和商业建筑的加热和供电，改善空气质量，减少温室气体排放。
(6) 储能系统：结合电池技术，电解水制氢可以构建储能系统，用于电网的调峰补谷，提高电力系统的运行效率。
(7) 海洋开发：海上风电与电解水制氢技术的结合，可以为海洋平台、船只等提供本地化的能源供应，促进海洋能源的开发和利用。
(8) 化工原料：氢气在化工产业中有着广泛的应用，是许多化学品和燃料的重要原料，电解水制氢可以为化工行业提供更多的氢气资源。
3. 贵金属纳米材料改性研究
金属及其氧化物纳米材料的结构调控和功能化研究，主要包括贵金属的结构调控、催化性能研究、多金属复合结构制备等。
突出成果介绍
针对乙醇氧化动力学缓慢和催化剂CO中毒问题，利用杂原子掺杂、异质结构建、特殊几何结构设计等手段对贵金属Pd纳米材料进行改性，提高了Pd基催化剂的电荷转移能力，调节了其电子结构，改善了CO耐受性和反应动力学。
成果应用前景
针对乙醇氧化（EOR）动力学缓慢和催化剂CO中毒问题，通过杂原子掺杂、异质结构建、特殊几何结构设计等手段对贵金属Pd纳米材料进行改性，所取得的成果在EOR催化应用方面展现出广阔的应用前景：
(1)高效催化性能：Au/PdH0.43的EOR质量活性最高可达2659 mA mg-1，这一数值显著高于PdH0.43和商用Pd/C。这种高效的催化性能意味Au/PdH0.43在乙醇氧化反应中具有更大的潜力和优势。由于Au/PdH0.43改善了CO耐受性和反应动力学，它在实际应用中能够更有效地处理乙醇氧化过程中产生的中间体和副产物，从而提高反应效率和产物纯度。
(2)显著稳定性：PdH0.43和Au/PdH0.43在常温和氩气退火条件下均表现出显著的稳定性。这种稳定性保证了催化剂在长时间运行过程中的持续高效性能，降低了催化剂的更换频率和成本。稳定的催化剂对于实现乙醇燃料电池的长时间稳定运行至关重要，因此Au/PdH0.43在乙醇燃料电池领域具有广泛的应用前景。
联系人及联系方式
联系人：郑得洲老师
联系邮箱：523906991@qq.com
