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海南大学机电工程学院文伟教授团队发现表面诱导水合氢离子去溶剂化机制,开辟高性能氢离子电池研发新途径

时间: 2021年11月06日 16:20 来源: 海南日报 点击:[]

近日,海南大学教授文伟团队及合作者的研究成果以海南大学为第一单位发表于刊物《Nano Letters》(纳米快报)。该研究成果开辟了高性能氢离子电池研发新途径。 水系氢离子电池成本低、储量丰富、不可燃、安全性好、可快速充放电,适合于电网级大规模储能。在所有电荷载体中,氢离子具有最小的质量和离子半径,但在水溶液中通常以半径较大的水合离子形式存在,小尺寸优势丧失,导致电荷存储过程困难。如何克服极高的水合氢离子去溶剂化能是开发高性能水系氢离子电池的关键,也是目前的主要挑战。

文伟团队及合作者的研究成果,揭示了表面诱导水合氢离子去溶剂化现象,发现低成本的锐钛矿二氧化钛的(001)高能表面可促进水合氢离子的去溶剂化,实现“近零应变”的体相氢离子存储,以此构筑的全电池兼具高的比能量和比功率,为目前已报道氢离子电池中的最高值。 该机制的发现进一步丰富了电荷载体与电极之间的作用机制,为开发高性能电池提供了新思路。


表面结构诱导水合氢离子去溶剂化的卡通示意图


该论文的全文链接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02421

论文中文标题:表面诱导水合氢离子去溶剂化实现高效质子电池锐钛矿型TiO2负极

论文英文标题:Surface-Induced Desolvation of Hydronium Ion Enables Anatase TiO2 as an Efficient Anode for Proton Batteries

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