金屬鋅的儲(chǔ)量豐富、電化學(xué)可逆性好，鋅-空氣電池的比能量高，所以鋅-空氣電池作為靜態(tài)儲(chǔ)能和動(dòng)力電源是一種比較理想的潛在方案；但鋅-空氣電池的效率和壽命受充電過(guò)程影響大，制約了該類(lèi)電池在市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用。當(dāng)對(duì)鋅-空氣電池充電時(shí)，電池陽(yáng)極會(huì)不斷產(chǎn)生氧氣，部分氧氣泡會(huì)粘附在電極表面，阻滯充電過(guò)程。目前如何控制反應(yīng)釋放的氧氣泡是一個(gè)棘手的問(wèn)題。
近期，清華大學(xué)汽車(chē)工程系裴普成教授研究團(tuán)隊(duì)在這方面的研究取得了較大進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)于2016年2月12日在英國(guó)《自然》出版集團(tuán)刊物旗下的《科學(xué)報(bào)告》發(fā)表論文《磁場(chǎng)誘導(dǎo)液體中氣泡的運(yùn)動(dòng)行為》，揭示了磁場(chǎng)可以驅(qū)動(dòng)氣泡定向遷移，消除了鋅-空氣電池電極表面氣泡集聚，降低了電能消耗，遏制了有損電池壽命的枝晶生長(zhǎng)，使電解液成分和溫度更均勻。該項(xiàng)研究成果可應(yīng)用于其它金屬-空氣電池的充電過(guò)程、金屬-空氣燃料電池的燃料還原、電解制氣、金屬電解提純、電鍍等領(lǐng)域。除此之外，還可以擴(kuò)展應(yīng)用到醫(yī)學(xué)和軍事領(lǐng)域。
在研究鋅-空氣電池充電過(guò)程中，該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)施加磁場(chǎng)能使電解液快速自動(dòng)流動(dòng)。在條形槽鋅-空氣電池充電中，一側(cè)電極釋放的氧氣泡在磁場(chǎng)作用下沿著電極表面定向移動(dòng)，驅(qū)使電解液流動(dòng)；在方形槽鋅-空氣電池充電中，氧氣泡在磁場(chǎng)作用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣泡運(yùn)動(dòng)方向取決于磁場(chǎng)方向，氣泡運(yùn)動(dòng)速度與磁場(chǎng)強(qiáng)度、充電電流呈正相關(guān)性。
汽車(chē)系博士研究生王克亮為論文第一作者，裴普成教授為通訊作者。
