Cell Press 携手西湖大学工学院首场物质科学研讨会成功举办 | 重磅嘉宾演讲精彩回顾
2024年8月7日，由Cell Press细胞出版社与西湖大学工学院合作举办的“能源存储和转换”主题研讨会成功举办。本次研讨会由Chem，Joule，Matter编辑团队和西湖大学工学院共同组织，国际顶尖科学家Linda Nazar教授、John Wang教授，范红金教授和Alexandr N. Simonov教授分享了各自的创新研究。
西湖大学工学院材料学讲席教授黄嘉兴和Matter主编Steve W. Cranford博士为大会致开幕辞。黄嘉兴教授向与会嘉宾和到场编辑表示欢迎和感谢，强调了西湖大学在“清洁能源解决方案”相关研究领域的决心和贡献，并对现场积极、开放的学术交流氛围表示期待；Matter主编Cranford博士代表细胞出版社物质科学期刊，期望和参会的科研学者们建立紧密联系并和西湖大学创造更多合作的可能性。
嘉宾演讲精彩回顾
New Insights into Li and Na-Ion Solid-State Electrolytes in Solid State Batteries（关于固态电池中锂和钠离子固态电解质的新见解）
Linda Nazar, University of Waterloo
全固态锂离子电池凭借其卓越的安全性和更高的能量密度，已成为电池技术的理想之选。滑铁卢大学的Linda Nazar教授长期致力于电池技术创新，重点介绍了她的实验室在新型固态电解质方面的最新发现，特别是针对硫化物和卤化物等材料的研究。通过一系列先进的表征手段，包括X射线/粉末中子衍射、对分布函数以及从头算分子动力学模拟等，Nazar教授的团队揭示了这些新材料中快离子传导的关键机制，探讨了卤化物固态电解质与正极活性材料（如NMC）之间的界面性质，以及锂和钠准非晶态电解质中的快离子传导特性。这些研究为固态电池性能领域提供了新的见解，对推动下一代高性能电池的发展具有重要意义。
Electrocatalysts for Energy Storage and Conversion: Going Beyond Single Atom Catalysts （能源存储和转换中领先单原子材料的电催化剂）
John Wang, National University of Singapore
王教授的报告以能量存储和转换中领先单原子材料的电催化剂作为主要报告内容，着重叙述了以单原子为基础的催化剂的优势（良好的选择性、优异的利用率等）和挑战（规模化、兼容性等）。单原子催化剂（SACs）还具有多样的基底选择，例如1D（CNT、纳米纤维），2D（石墨烯、MXenes) 和3D（MOF、COF）材料，其电催化性能主要是与底物表面的相互作用控制。此外具有强大协同作用的双金属原子、三金属原子以及纳米团簇的应用，使得其在锂硫电池（LSBs）、氧还原反应（ORR）、氮还原反应（NRR）、二氧化碳还原反应（CO₂RR）性能都得到了显著提升。
Challenges and Opportunity of Aqueous Zinc Batteries （水系锌电池的挑战与机遇）
Hongjin Fan, Nanyang Technological University
范红金教授此次的报告全面地分析了水系锌离子电池面临的机遇与挑战。范红金教授首先提到锌金属毒性小、丰度高、成本低，并且具有较低的氧化还原电位和较高的能量密度，非常适合用于大规模储能装置。然而，水系锌离子电池仍然面临着电化学稳定性窗口窄、金属负极腐蚀严重、正极可逆性低等问题。范教授着重引用了Cell Press系列期刊上的综述文章对这些问题进行了阐述。接着范教授针对以上问题介绍了其课题组近期的工作。负极方面，范教授课题组首先关注了锌金属在日历老化方面的问题。他们发现锌金属的利用率随日历老化时间线性减少，且电解质浓度越高锌金属受日历老化的影响越严重。在正极方面，范教授课题组聚焦了碘正极侧高价碘离子水解、氧化还原动力学缓慢和多碘化物的穿梭效应等问题。他们通过合成一系列聚阴离子水凝胶电解质，拓宽了水系电解液的电化学稳定窗口，调控了锌离子迁移行为，提升了锌离子迁移数，防止了多碘化物的穿梭，对水系锌离子电池正负极的稳定性和可逆性都带来了显著改善。他们还通过使用多种电解液添加剂和离子液体的办法，同时调控锌离子和多碘离子的溶剂化结构，对锌离子电池面临的多种问题进行协同改善。最后，面对水系锌离子电池这样一种新型电池，范红金教授列出了六大开放性问题希望同行在做研究的时候也能够更辩证地去思考，并用一首生动有趣的小诗结束报告。
Take water from Westlake,
Make batteries that do not break.
Electrons convert to fuel,
With little Joule.
Halides make solid Device,
Matter never shatters,
Newton stands up, all Chem?
Steve says, it’s a Matter of iScience
Schroedinger rises, where is my cat?
Steve says, it’s a Chem Cat.
Electrosynthesis of Green Hydrogen and Ammonia (绿氢和氨的电合成)
Alexandr N. Simonov, Monash University
为了实现可持续能源系统的过渡，开发有效的电化学技术将可再生能源转化为氢气和氨是至关重要的。尽管电解水和氮气电还原合成氨的技术已有悠久历史，但尚未成为主要的工业工艺。Simonov教授在报告中向我们展示了在电解水绿氢生产领域中，用于酸性和碱性环境的催化剂设计。展示了利用微波辅助的策略合成了一系列用于碱性电解水的金属硫化物催化剂，并提出“Catalyst+matrix”的催化剂设计方法合成非Ir基的酸性OER催化剂。在绿氨生产领域，Simonov教授讲解了电解生产绿氨的发展历史和面临的主要技术问题。介绍了锂作为氮气还原剂的神奇功效和反应机理，以及如何在锂介导的氮还原反应中实现接近100%电流效率的科学研究。这为我们理解和推进绿色能源的电化学转化技术提供了重要的理论和实践基础，有助于推动可持续能源系统的发展。
研讨会回看链接：
https://live.vhall.com/v3/lives/watch/232180359
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