滑铁卢大学（University of Waterloo）的化学家们发现了钠空气电池中的关键反应，这个发现为电化学能量存储的发展铺平了道路。

　　加拿大固态能源材料研究会主席（Canada Research Chair in Solid State Energy Materials）Linda Nazar博士领导滑铁卢纳米科技研究所（Waterloo Institute for Nanotechnology）的研究人员发现了关键的中介途径，这个发现解释了氧化钠电池比氧化锂电池更节能的原因。

　　掌握氧化钠电池的工作原理能更好地开发氧化锂电池，氧化锂电池一直被看成电化学能量存储的关键。

　　我们的新发现把谜题的许多不同断开部分联系起来，让我们得以看到问题的全貌，理学院（Faculty of Science）的化学教授Nazar说道。这些发现将改变我们对无水金属氧化物电池的看法。

　　很多人认为氧化钠电池是很有前景的金属氧化物电池，虽然它的能量密集程度低于氧化锂电池，其充电效率却要高93%以上，而且造价低廉，适合大规模电网存储。

　　关键在于Nazar团队发现的质子相转移催化剂。Nazar和同事们把质子相转移催化剂从电池的放电和充电反应中分离出来，这样不仅提高了电池的容量，还使电池的充电几乎完美。研究人员还发现把催化剂从系统中移除后，电池停止了工作。

　　不同于传统的固体电池设计，氧化金属电池使用气体阴极，它获取氧气，然后将氧气与钠或锂这样的金属结合形成金属氧化物，同时在此过程中存储电子。而给系统通电又会引起相反的反应，使金属变回原始状态。

　　在氧化钠电池中，质子相转移催化剂使刚形成的超氧化钠（NaO2）成核并成为良好的纳米晶体，这些纳米晶体会进一步成长为微米大小的放电立方体。第一步所形成的超氧化钠尺寸非常重要，麻省理工大学（MIT）的理论演算显示，在纳米等级上超氧化钠比过氧化钠的能量性能更好。电池充电时，质子相转移催化剂产生的逆反应又会使超氧化钠立方体轻松解离。

　　化学家说质子相转移催化剂能在氧化锂中起到相似的作用。但是，超氧化锂极不稳定，而且会立即变成过氧化锂。一旦过氧化锂形成，催化剂就不能再引发逆反应，因为正向反应和逆向反应不再相同。因此，为了在氧化锂系统上取得进步，研究人员必须找出其他氧化还原介质来实现高效充电。

　　我们正在探索氧化还原介质，探索本研究中的氧化钠电池方面的新思路，Nazar说道。氧化锂电池和氧化钠电池的前景都很不错，但它们的发展都需要思考如何在科学上实现高容量和可逆性。