不同电解质体系下的质子传输机制探究

日前，据《国家科学评论》（National Science Review）于 2024 年 6 月 14 日的报道，天津大学化工学院纳米阳团队在能源存储范围获得了要紧突破，他们提出了一种通过在电极孔内打造固定的聚阴离子骨架来加速离子传输的办法，成功达成了厚电极的高效储能。

在实质能源存储电池中，加厚电极对于最大化活性成分的比率从而提升能量密度至关要紧。然而，因为厚电极的离子传输阻力显著增加，电极厚度与电化学性能之间一直存在权衡。在此项研究中，研究团队提出通过在电极孔内打造固定的聚阴离子骨架来加速厚密电极中的离子传输，并以超级电容器为例，原位合成了凝胶聚丙烯酸电解质作为如此的骨架。

在充电和放电过程中，质子在 RCOO−位点之间迅速跳跃进行定向传输，从根本上降低了电极曲折度和浓度梯度致使的极化效应。因此，即便在 900μm 厚的致密电极的状况下，也能达成每单位厚度几乎恒定的离子传输阻力，从而达成了前所未有些面积电容，在 1 mA cm−2 时为 14.85 F cm−2，在 100 mA cm−2 时为 4.26 F cm−2。

这一研究成就为加速厚密电极中的离子传输提供了一种高效的办法，为达成储能设施（包含但不限于超级电容器）的高能量密度提供了要紧的解决方法。

伴随科技的不断进步，大家对能源存储设施的需要日益增长。高能量密度的储能设施在很多范围都具备广阔的应用场景。

在电动汽车范围，高能量密度的电池可以延长汽车的续航里程，提升电动汽车的竞争优势。现在，电动汽车的续航里程仍然是买家关注的焦点之一，而新型电极的应用有望解决这一问题，推进电动汽车的普及。有了这种新型电极，电动汽车在单次充电后可以行驶更长的距离，降低用户的充电焦虑，使电动汽车在市场上更具吸引力，从而加速交通范围的电动化转型，减少交通运输对传统化石能源的依靠，降低尾气排放，帮助可持续交通的进步。

在便携式电子设施范围，如手机、平板电脑、手提电脑等，高能量密度的储能设施可以使设施愈加轻薄、便携，同时延长设施的用法时间，提高客户体验。大家不再需要频繁为设施充电，无论是在外出旅游、工作还是日常，都能享遭到更持久的电量支持，让电子设施更好地满足大家的工作、学习和娱乐需要。

在可再生能源存储范围，太阳能和风能等可再生能源具备间歇性和不稳定性的特征，需要高效的储能设施来储存能量，以达成稳定的能源提供。新型电极的出现为可再生能源的大规模应用提供了有力支持。通过将太阳能和风能产生的多余电能存储起来，在需要的时候释放出来，达成能源的高效借助和稳定提供，能够帮助解决可再生能源的消纳问题，推进能源结构的绿色转型。

在航空航天范围，这种高能量密度的储能设施可以为卫星、航天器等提供更强大、更持久的能源支持，能够帮助减少航天器的重量，提升其能源借助效率和运行寿命，为太空探索和卫星通信等提供更靠谱的能源保障。

除此之外，该研究成就还将对整个能源范围产生深远的影响。它能够帮助推进能源存储技术的进步，提升能源借助效率，降低对传统化石能源的依靠，为达成可持续进步目的做出贡献。

总之，天津大学化工学院纳米阳团队的这一研究成就具备要紧的科学意义和应用价值，为将来的能源存储研究提供了新的思路和方向。大家期待着这一技术可以尽快达成产业化，为大家的生活带来更多的便利和可持续的能源解决方法。

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