基于质子化学的空气自充电Pb/PTO电池

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解答：

1、 研究速读

2、 空气自充电水基金属离子电池由于在近中性电解液中阴极上形成碱性盐，在自充电循环后通常会出现容量损失。近日，南开大学牛志强团队基于酸性电解液中的质子化学，研制出空气自充电Pb/PTO电池。H嵌入/脱出/脱出的快速动力学赋予电池增强的电化学性能。由于酸性电解液中氧气的标准电极电位较高，放电的正极被空气中的氧气自发氧化，同时析出H，实现了无需外接电源的自充电。值得注意的是，涉及H自由基氧化还原的空气自充电机制可以有效避免自充电电极上碱性盐的生成，从而保证Pb/PTO电池的长期自充电/恒流放电循环。这项工作为设计长循环空气自充电系统提供了一种有前途的策略。该成果发表在国际知名期刊angew.chem.int.ed.上，标题为‘质子化学诱导长周期空气自充电水基电池’。

3、 图一。Pb/PTO电池酸性和近中性电解液自充电示意图。

4、 与金属离子相比，H离子的离子半径更小，会显著提高电池的反应动力学，从而有助于实现优异的充气能力。此外，在氢基电池中，酸性电解液和碱性盐的形成将得到有效抑制。作者研制了一种空气自充电Pb/PTO空气自充电电池。可再充电的Pb/PTO电池表现出H插入/脱离和快速动力学。在酸性介质中自充电的过程中，在H离子的存在下，氧气被还原形成水分子(图1)。有效避免了碱性盐PTO电极的形成，保证了Pb/PTO电池的长期化学自充放电循环。此外，含氧酸介质的标准电极电位高于中性介质，导致阴极与氧气之间的电位差较大。因此，Pb/PTO电池实现了增强的空气可再充电容量。

5、 文献信息

6、 、铁志伟、张燕、毕松山、王义静、牛志强*、质子化学诱导长循环空气自充电水基电池、Angew。化学。里面的Ed.https://doi.org/10.1002/anie.202208513

7、 编辑：李倩

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