金屬鋅的儲量豐富、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)儲能和動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程影響大，制約了該類電池在市場上廣泛應(yīng)用。當(dāng)對鋅-空氣電池充電時，電池陽極會不斷產(chǎn)生氧氣，部分氧氣泡會粘附在電極表面，阻滯充電過程。目前如何控制反應(yīng)釋放的氧氣泡是一個棘手的問題。
近期，清華大學(xué)汽車工程系裴普成教授研究團隊在這方面的研究取得了較大進(jìn)展。該團隊于2016年2月12日在英國《自然》出版集團刊物旗下的《科學(xué)報告》發(fā)表論文《磁場誘導(dǎo)液體中氣泡的運動行為》，揭示了磁場可以驅(qū)動氣泡定向遷移，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，使電解液成分和溫度更均勻。該項研究成果可應(yīng)用于其它金屬-空氣電池的充電過程、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-空氣電池充電過程中，該研究團隊發(fā)現(xiàn)施加磁場能使電解液快速自動流動。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作用下沿著電極表面定向移動，驅(qū)使電解液流動；在方形槽鋅-空氣電池充電中，氧氣泡在磁場作用下做旋轉(zhuǎn)運動。氣泡運動方向取決于磁場方向，氣泡運動速度與磁場強度、充電電流呈正相關(guān)性。
汽車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。
