可充电锌空气电池因其高能量密度、环保、安全等长处，被认为是下一代先进动力器材的有力竞争者，是我国“双碳”方针完成进程中电化学储能范畴重要的关键技术之一。但是，锌空气电池快充进程类似于电解水反响，面对严峻的气泡分出问题。正极氧分出反响发生的气泡附着于电极外表，导致反响活性位点失效、电解液中离子传输受阻、电解液挤出走漏等严峻危害。尽管很多的作业致力于开发高活性的非贵金属双功用催化剂，但关于电极中的气泡行为及传输机理却一直缺少完好的理论以及调控方案。

  谈鹏团队将“气泡二极管”的概念应用于二次锌空气电池中，以完成快充进程气体的及时输运。数值核算依据成果得出，大尺度气泡需求更高的接触角差使正反面发生满足的不平衡外表张力驱动其穿过电极。据此制作了气泡和接触角巨细相关的气泡行为相图，用于辅导电极规划。

  以膨体聚四氟乙烯（ePTFE）膜基体为研讨目标，根据原位观测渠道和数值模仿发现，充电进程中“气泡二极管”基空气电极上气泡挑选性地从亲气性较差的一侧（接触角：100o）穿过电极孔进入亲气性较强的一侧（125o），而在传统的碳纸基电极（137o至99o）和泡沫镍基电极（134o至63o）中气泡由于反向“二极管”效应吸附在电极外表。因而，气泡的及时排出得益于对电极浸润性的精准调控。电化学质谱仪测验标明，“气泡二极管”基电池充电进程中释放出更多的氧气，尤其是在高电流下，例如30mA/cm2，别离超越泡沫镍和碳纸基电池9.2%和15.2%的析氧率。进一步在50mA/cm2的超高电流密度下大容量充电（96分钟），电极外表从始至终保持洁净的“无气泡”状况，且电极外表活性物质的掉落遭到显着按捺。由此可知，在“气泡二极管”的效果下，氧分出反响发生的气体被及时排出电池体系，避免了气泡的附着及由此导致的高充电氧化态下的碳腐蚀反响。电化学测验成果为，“气泡二极管”基锌空气电池在2.2V的截止电压下表现出94mA/cm2的高充电极限电流密度，50mA/cm2电流密度下表现出1.98V的低充电极化曲线“气泡二极管”和传统碳纸、泡沫镍基锌空气电池电化学功能测验谈鹏团队根据交叉学科的思维，将传热传质、电化学、流体力学等学科相交融，成功提醒电化学体系中的气泡传输机理，完成电化学反响的高效安稳运转，为包含金属空气电池、电解水制氢等高功能析气电极的规划指明方向。

  我校工程科学学院热科学和动力工程系特任教授谈鹏为该论文的通讯作者，博士研讨生何义为榜首作者。该研讨得到了安徽省自然科学基金、国家立异人才方案青年项目、中科院人才项目和中科大发动经费的支撑。