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在电极打造一条“质子高速公路”,可实现高功率电池远景

为了让电池既有出色的能量密度、也有不逊色的循环周期寿命,大部分人将注意力集中在锂离子身上,但俄勒冈州立大学科学家将眼光瞄向质子(也就是氢离子)。两个世纪前首次出现的质子跳跃化学机制,可能彻底使电动车或电网等应用迈向高功率储能。继续阅读…...  

为了让电池既有出色的能量密度、也有不逊色的循环周期寿命,大部分人将注意力集中在锂离子身上,但俄勒冈州立大学科学家将眼光瞄向质子(也就是氢离子)。两个世纪前首次出现的质子跳跃化学机制,可能彻底使电动车或电网等应用迈向高功率储能。

由俄勒冈州立大学化学系副教授 Ji, David Xiulei 领导的团队,回顾了立陶宛化学家西奥多·格罗特斯(Theodor von Grotthuss)于 1806 年提出的电解质电荷传输理论:格罗特斯机制(Grotthuss mechanism),指透过氢键的形成,可以让质子在水溶液中快速转移,也有人将此机制称为质子跳跃(proton jumping)。

质子是一种带正电荷的亚原子粒子,在化学里,“质子”这术语指的就是氢离子 H+。

研究第一作者 Xianyong Wu 解释,格罗特斯机制的原理为一个氢原子连接两个水分子时,电荷会从中移动。Ji, David Xiulei 补充说明,该过程很像牛顿摆(当最右侧的球碰撞紧密排列的另外 4 个球时,只有最左侧的球会被弹出,反之亦然),而格罗特斯机制描述的就是质子从水分子一端,借由一条又一条氢键与 O-H 共价键快速位移到遥远一方,详细过程可参考下方动画。

今天刊登了《在电极打造一条“质子高速公路”,可实现高功率电池远景》一文


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