无需外加电解质型Mg湿气电池

【作者】 谢普； 容敏智； 章明秋；

【机构】 中山大学；

【摘要】 化学电源给人类生产、生活带来了极大便利的同时,其内部不可缺少的液体电解质经常引发安全事故,必须设计新的电池结构,才能有望解决问题。我们发现当兼具电化学电位和离子电导率的两种材料（即聚苯胺（PANI）泡沫和Mg）直接接触时,材料两端会形成电偶电势,阳极的金属Mg放出电子变成Mg²⁺,而作为阴极的PANI泡沫则将孔隙中的H₂O分解成H₂。拥有层次孔结构的PANI泡沫具有高离子导电率和低电子导电率,迫使阳极放出的电子经过外电路循环至阴极,而内部形成的电势保证了OH-和Mg²⁺的定向移动,构成一个无需外加电解质型Mg湿气电池,其比电容和比能量密度分别达到1247?m Ah/g和646?m Wh/g。同时,PANI泡沫内部孔道还为离子和电子绝缘的放电产物Mg（OH）₂提供生长空间。此电池不仅能在RH>40%的环境中工作,也能在水溶液和碱溶液中正常运行,而电池反应的另一产物H₂还可为氢燃料电池提供稳定的气源更多还原