随着储能装置研究的不断深入，锂电池目前在二次储能领域占据主导地位，尤其是在电子产品和新能源汽车领域；然而，锂电池容易爆炸，而且毒性和成本都很高。为了寻找绿色储能装置，研究人员开始对二次水电池进行研究；与有机电解质不同，水溶液电解质具有离子阻塞小、无毒、组装简单、组装成本低等优点；其中，水系氢质子电池作为由水系锌离子电池(ZIBs)发展而来的新型电池，具有较高的能量密度和功率密度，目前受到研究人员的青睐。虽然目前开发了许多有潜力的替代电池，但是从元素周期表来看，无论是离子尺寸以及离子电荷分析评估未来有潜力全面超越替代锂电池的元素只有H与He，由于He惰性气体的固有特性，真正有希望的只有H；氢质子(H+)半径仅约为~0.89 fm(10-15 m)，它比Zn2+离子半径0.76 Å(10-10 m)小5个数量级。考虑到法拉第电极的速率性能部分取决于电极内部离子载流子的输运，半径较小、摩尔质量最轻(1g mol-1)的质子更有利于材料内部的输运，实现电化学性能的优化；因此，利用质子插层技术替代Zn2+离子反应动力学的不足具有重要意义。最近已有诸多顶级科学家专注于此，其中Cui Yi教授团队研发的以氢气为氢质子源的质子电池最令人瞩目，我们通过“电压择取离子嵌脱”的方法实现了以水分子为氢质子来源的“水系氢质子电池”。从经济与安全的角度考虑或许以常见的水系电解液中的水分子解离产生的H+作为质子电池的氢质子源也是个值得重视的选择。
鉴于此，近日，长春理工大学刘万强教授课题组在这个工作中发现并探究了水系氢质子电池不同于传统摇椅式电池的反应机理，即电池反应中的氢质子来源由电解液中的水分子裂解提供，所以电池的充放电过程也是电解液浓度升高与降低的过程，因此我们制备了以2M Zn(ClO4)2为电解液的水系氢质子电池。测试结果表明水系氢质子电池拥有优异的性能表现。放电比容量高达700.6 mAh g-1，充放电功率转化效率更是达到了83.638%；实验与模拟计算的结果证实，电池中H+主要由Zn2+的溶剂化水分子提供，随着电解液的浓度升高，ClO4-会取代一部分Zn2+的溶剂化水分子使剩余未被替代的溶剂化水分子具有更强的去质子化倾向，更容易裂解提供H+。阐述了水系氢质子电池放电过程中电解液溶剂化状态的改变以及H+的具体来源的变化。此外，首次在Cu31S16-Zn电池上使用了Zn(ClO4)2电解液，并获得了700.6 mAh g-1的优异性能；该工作以“Reveal the Source of
Protons in Aqueous Hydrogen Proton Battery”发表在国际期刊Energy Storage Materials上。⭐阐明了在AHPB放电过程中电解液的溶剂化状态和H+的具体来源的变化；
⭐测试结果表明，Cu31S16-Zn具有优异的性能，放电比容量高达700.6 mAh g-1，充放电功率转换效率为83.638%；
⭐已经确定并探索了不同于传统摇椅电池的AHPB反应机理。
AHPB运行过程中H2O裂解与重组引起的电解质浓度变化及溶剂化结构变化示意图。▲本文采用多尺度计算和实验表征相结合的方法，重新测定了在水系氢质子电池里2M Zn(ClO4)2电解质中的活性水的化学结构，Zn2+溶剂化水分子去质子化加速了解离氢质子的发生；通过比较所有可能的局部水结构的还原活性，证明H+来源于Zn2+溶剂化水而不是自由水分子。我们还发现Zn2+可以被认为是H+的启动子，增加其浓度引起ClO4-取代部分Zn2+溶剂化水可以更容易地触发H+的解离，进一步揭示了水系氢质子电池中质子的来源，以及这种新型的电池工作机制，这将对未来电池领域的研发与应用产生重要影响。在未来的氢能源技术应用中除了目前广受关注的制氢，储氢，氢气燃料电池等，还应该包括氢质子储能等相关技术，氢质子作为氢元素的一种广泛存在的特殊状态，具备巨大的研究与应用潜力，但是其相关研究还处于起步阶段应尽早的受到重点关注。(a)Cu@Cu31S16正极的XRD图谱；(b)Cu@Cu31S16正极的SEM图像；(c) Cu@Cu31S16正极的SEM图像；(d) Cu@Cu31S16正极的SEM图像；(e) Cu@Cu31S16正极Cu元素的SEM的Maping；(f)Cu@Cu31S16正极S元素的SEM的Maping；(g)Cu@Cu31S16正极的HRTEM图像；(h)Cu@Cu31S16正极的HRTEM图像；(i) Cu@Cu31S16正极的HRTEM的电子衍射图谱。▲图2(a)是Cu@Cu31S16正极材料的XRD表征结果；结果显示制备正极材料为一铜箔为基底的Cu31S16晶体，是一种非化学计量比的多铜硫化铜晶体，但是由于多硫刻蚀液在与铜箔反应过程中硫逐渐被消耗，不可避免的会产生一些其他微量的硫铜化合物，但是这并不影响正极工作。图1(b,c,d)分别是不同倍率下的Cu@Cu31S16正极的SEM图片，图像显示Cu@Cu31S16的形貌为均匀细小的Cu@Cu31S16纳米片交织分布在铜箔表面；这是美观的形貌不但使材料的结构支撑性良好而且也极大的提高了正极与电解液的接触面积，有利于电池工作时的离子嵌入与脱出。图1(e, f)分别是Cu，S两种元素的元素分布图。可以看出两种元素的分布均匀(Cu31S16正极材料的能谱见支持文献S2)；S，Cu两种元素的原子比也印证了XRD的表征结果。图1(g, h)透射电子显微镜(TEM)图像显示，Cu31S16的表面为(8 4 2)晶面，晶面间距为0.24nm；图1(i)是Cu31S16材料的电子衍射图谱，能够看出Cu31S16材料的衍射环，与Cu2S相似。图3. 电池性能
(a)0.2-0.9V电池的Zn2+充放电比容量曲线图；(b)0.2-0.9V电池的Zn2+充放电的循环保持率图；(c)0.2-1.05V电池的H+/Zn2+充放电比容量曲线图；(d)0.2-1.05V电池的H+/Zn2+充放电的循环保持率图；(e)0.5-1.05V电池的H+充放电比容量曲线图；(f)0.5-1.05V电池的H+充放电的循环保持率图。▲随后，组装cr2025型硬币电池来测试电池的性能。根据电池的充放电特征，分布设置了0.2-0.9V，0.5-1.05V和0.3-1.05V三种电压窗口对应Zn2+，Zn2+/H+和H+三种不同的离子反应模式进行测试(如表1所示)，图1(a)是0.2-0.9V电压窗口的电池充放电曲线，这个电压窗口主要的离子嵌脱反应是由Zn2+主导；能够看到电池在活化过程中，首圈放电现象明显，随后比容量逐渐减小，直到20圈左右趋于稳定放电比容量为211.95 mAh g-1；这是由于在活化过程中Zn2+的嵌脱并不完全导致在正极中产生一部分死锌，占据了一部分的反应位点，导致比容量减小，活化完成后这种现象消失，电池运行趋于稳定。图1(b)是0.2-0.9V电压窗口的电池循环保持率以及库伦效率。可以看出活化后的电池循环稳定在工作1310圈后仍能保持初始比容量的99%。图1(c)是0.2-1.05V电压窗口的电池充放电曲线。这个电压窗口主要的离子嵌脱反应是由H+/Zn2+双离子主导。能够看到电池在活化过程中，0.45V放电平台的Zn2+的比容量逐渐减小趋势与0.2-0.9V电压窗口的表现一致；而位于0.84V放电平台的H+的比容量变化较小，两圈循环后即趋于稳定，这是由于在放电过程中H+在率先嵌入，在这个过程中占据并激活反应位点，与此同时这个过程的水分解也持续消耗着电解质中的水量，导致电解液浓度逐渐升高。Zn2+在0.45V放电平台随后嵌入，Zn2+放电比容量有相比于0.2-0.9V电压窗口上升为242.6 mAh g-1，这可能是由于先嵌入H+起到的润滑作用导致Zn2+的嵌入势垒减低，总比容量高达625.6 mAh g-1。在充电过程中可以看出Zn2+先脱出，这部分放电曲线与0.2-0.9V电压窗口放电曲线一致，H+后脱出，这部分放电曲线与0.5-1.05V电压窗口放电曲线一致。图1(d)是0.2-1.05V电压窗口的电池循环保持率以及库伦效率；可以看出活化后的电池循环稳定在工作1660圈后仍能保持初始比容量的98%(每500圈循环后需更换电解液与锌铂)。图1(e)是0.5-1.05V电压窗口的电池充放电曲线，这个电压窗口主要的离子嵌脱反应是由H+主导，能够看到电池在活化过程中，比容量逐渐增大，直到22圈左右趋于稳定；这是由于在活化过程中H+的嵌脱会逐渐激活更多的反应位点，导致比容量增大，活化完成后这种现象消失，电池运行趋于稳定，比容量高达700.6 mAh g-1。众所周知，目前鉴定H+放电的依据是羟基副产物，例如ZnSO4电解液中常见的Zn4(OH)6SO4xH2O。在Zn(ClO4)2电解液中正极表面也发现了类似的羟基副产物，图片见支持文献S3，S4。图1(f)是0.5-1.05V电压窗口的电池循环保持率以及库伦效率，可以看出活化后的电池循环稳定在工作2000圈后仍能保持初始比容量的99%(每300圈循环后需更换电解液与锌铂)，可见由于H+的半径小，易于扩散和脱溶，氢质子电池的活化速度快比容量高，循环保持率好，是最理想的储能电池。如表2所示，相比于其他正极，在这个工作中我们使用的Cu31S16正极材料不仅具有明显的比容量优势，而且也展示出了优异的循环寿命和循环保持率，是一款极具潜力和竞争力的氢质子电池正极材料。
(a)0.2-0.9V电池的Zn2+充放电比功率图；(b)0.2-1.05V电池的H+/Zn2+充放电比功率图；(c)0.5-1.05V电池的H+充放电比功率图；(d)三种电压范围电池的倍率性能图谱；(e)0.2-0.9V电池的Zn2+ CV扫描图谱；(f)0.2-1.05V电池的H+/Zn2+CV扫描图谱；(g)0.5-1.05V电池的H+ CV扫描图谱；(h)三种电压范围电池的B值图;(i)电池的阻抗变化图谱。▲图4(a,b,c)分别是稳定循环时0.2-0.9V，0.2-1.05V和0.5-1.05V三种电压窗口下的充放电曲线以及积分面积计算得出的比功率；对比分析能够发现其中0.5-1.05V电压窗口下H+为主导的水系氢质子电池放电功率最高为658.43 mWh g-1，大于0.2-0.9V的151.49 mWh g-1和0.2-1.05V的570.26.19 mWh g-1，充放电功率转化效率更是达到了83.638%，而0.2-0.9V与0.2-1.05V仅为62.222%和66.243%；这表明H+为主导的水系氢质子电池有着极为优异的电能利用效率，极具科研价值与商业价值，这将极大缓解电能储存过程中的巨大损耗难题。图4(d)是0.2-0.9V， 0.2-1.05V和0.5-1.05V三种电压窗口下的倍率性能。结果表明由于H+的半径小，易于扩散和脱溶，氢质子电池的倍率性能最佳，优于其他两种离子电池的嵌脱速率，而H+/Zn2+双离子因为H+的润滑作用也优于Zn2+电池。图4(e,f,g)分别是稳定循环时0.2-0.9V，0.2-1.05V和0.5-1.05V三种电压窗口下的CV曲线，0.2-0.9V和0.45/0.75V处的氧化还原峰归因于Zn2+的嵌脱过程，随着扫速增加峰位与峰值也随之变化；0.2-1.05V的0.45/0.75V与0.78/1.05V处的两对氧化还原峰分布归因于H+和Zn2+的嵌脱过程，随着扫速增加峰位与峰值也随之变化，0.5-1.05V的0.78/1.05V处的氧化还原峰归因于H+的嵌脱过程，其CV变化与0.2-1.05V的0.78/1.05V处的氧化还原峰变化完全一致。图4(h)是0.3-0.9V， 0.3-1.05V和0.5-1.05V三种电压窗口下得出的CV曲线计算所得的B值，分析可得0.2-0.9V的B值为0.58，是典型的电池性行为；而0.2-1.05V, 0.5-1.05V氢质子为主导的反应中B值分别为0.64和0.72。在电化学计算中，B值是指反应的转移系数(transfer coefficient)，它表示电化学反应的步骤性质和速率决定步骤之间的关系；当b值接近0.5时，储能过程受离子扩散控制。相反，b值达到1表明是赝电容决定的反应。图4(i)是0.5-1.05V电池的阻抗图谱。在EIS谱的高中频区，通过小直径的半圆可以得到电荷转移电阻(charge-transfer
resistance, Rct)，反映界面电阻。随着循环的增加，正极表明的副产物逐渐堆积使电池的界面阻抗逐步升高。这是由于电池在反应过程中由缓慢的析氢现象，导致锌片以及不锈钢电池组件被酸腐蚀。于此同时，导致正极沉积的副产物无法全部溶解，虽然这个析氢极为缓慢，但是最终依然会导致电池正极被副产物全覆盖而失效。
(a)H2O与2-3M Zn(ClO4)2电解液的红外光谱；(b)2M Zn(ClO4)2电解液的红外光谱中HB峰分峰图谱；(c)2.5M Zn(ClO4)2电解液的红外光谱中HB峰分峰图谱；(d)H2O与2-3M Zn(ClO4)2电解液的红外光谱中HB峰分峰占比图谱；(e)H2O与2-3M Zn(ClO4)2电解液的PH值图谱；(f)3M Zn(ClO4)2电解液的红外光谱中HB峰分峰图谱。▲从实验分析中能判断反应中的H+由电解液中的水去质子化提供，2M Zn(ClO4)2电解液是强酸弱碱盐溶液，由于Zn2+的水解导致电解液中的水去质子化提供了反应所需H+源，因此H+的嵌入和脱出伴随着电解液溶度的升高与恢复，水系氢质子电池的反应过程异于传统的摇椅式电池，但是目前我们对这个过程的还知之甚少，尤其是电解液溶度的升高与恢复对电解液中的水去质子化的影响更是少有研究。因此我们设计研究2-3MZn(ClO4)2电解液中水的状态，鉴定电解液中的水去质子化水的具体来源，以及浓度升高对电解液中水的状态的影响，这对我们认识水系氢质子电池的工作机理是至关重要的。限于目前的检测手段，很难对电池工作过程中的电解液浓度作实时监测，因此在这里我们制备了2-3M Zn(ClO4)2电解液，进行表征分析代替电池工作中的电解液浓度变化。图5(a)是H2O与2-3M Zn(ClO4)2电解液的傅里叶红外光谱，图中400-700 cm-1的峰代表Zn-ClO4-键，1000-1200 cm-1的峰代表O-Cl键，1600-1800 cm-1的峰代表O-H键，3000-3800 cm-1的峰代表H2O配位的HB。图5(b，c，f)是2，2.5和3M Zn(ClO4)2电解液的傅里叶红外光谱中HB峰分峰图谱(其他H2O以及2.1，2.2，2.3，3.4，2.6，2.7，2.8，2.9 M Zn(ClO4)2电解液的傅里叶红外光谱中HB峰分峰图谱见支持文献S5-S13)。图中位于3180cm-1的是强氢键，位于3387cm-1的是中氢键，位于3570cm-1的是弱氢键，其中强氢键由自由独立H2O内部氢键提供，中氢键由小集团水分子(H2O-H2O)以及Zn2+-H2O和ClO4-H2O提供；弱氢键由水合氢离子(H2O-H+)提供，由于H+特有的Grotthuss扩散机制，H2O-H+是电池中H+扩散的重要媒介。因此 Zn(ClO4)2电解液的中氢键主峰位相比于水的中氢键红移了27 cm-1，因为水的中氢键只有H2O-H2O提供。图5(d)是H2O与2-3M Zn(ClO4)2电解液的傅里叶红外光谱中HB峰分峰占比图谱；图中可以看出去离子水中水分子主要以小集团水分子的形式存在所以中氢键占比64%较高，自由独立H2O的强氢键占比33%，弱氢键H2O-H+占比4%，这表明去离子水中的水分子也会自发的去质子化产生H+；因为 Zn(ClO4)2盐的加入，打断了一部分H2O-H2O的氢键，形成了溶剂化的Zn2+-H2O和ClO4-H2O，并且使电解液中自由独立H2O占比提升至46%；与此同时H2O-H+占比也提高至10%附近，这与现实中的 Zn(ClO4)2的加入能够降低了水的冰点以及使溶液PH值显酸性使完全契合的。但是随着电解液浓度的增加中氢键与弱氢键的占比有所波动，这主要因为电解液的中氢键来源复杂，浓度增加导致H2O-H2O，Zn2+-H2O和ClO4-H2O此消彼长，因此也影响了H2O-H+的占比。图5(e)是H2O与2-3M Zn(ClO4)2电解液的PH值图谱，电解液的PH值的变化趋势与H2O-H+的趋势类似，印证了我们的推测，为了进一步更准确的分析电解液浓度的增加对中氢键来源的影响，以及电解液中H+的准确来源，我们对Zn(ClO4)2电解液的相关问题展开了模拟计算(Computational details见支持文献)。Zn2+-溶剂化结构-水还原性关系的MD模拟；(a) 2M Zn(ClO4)2电解质的MD快照；(d) 2.5M Zn(ClO4)2电解质的MD快照；(g) 3M Zn(ClO4)2电解质的MD快照；H、O、Cl和Zn原子分别用白色、红色、绿色和冰蓝色的球表示。球棒模型中的水代表3.0 Å以内Zn2+溶剂化的水分子，透明波代表自由水分子。(b) 2M Zn(ClO4)2电解液中Zn2+-H2O与ClO4−-H2O之间的g(r)；(e) 2.5M Zn(ClO4)2电解液中Zn2+-H2O与ClO4−-H2O之间的g(r)；(h) 3M Zn(ClO4)2电解液中Zn2+-H2O与ClO4−-H2O之间的g(r)；(c) 2M，2.5M，3M ClO4−-H2O电解液中Zn2+-H2O与ClO4−-H2O)之间的N(r)；(f，i) 超低盐电解质和常规盐电解质两种电解质溶液结构示意图。▲为了更深入地解释电解液浓度的增加与中氢键来源的关系，我们用分子动力学(MD)模拟了2，2.5，3M ClO4−-H2O电解质中Zn2+的溶剂化结构快照如图6(a，d，g)所示。在ClO4−-H2O电解质中，Zn2+通常被双极性H2O/ClO4-溶剂化，形成水合离子(Zn2+(H2O)x(ClO4-)6-x)，其中x的值取决于ClO4-浓度。通过MD模拟得到2，2.5，3M Zn(ClO4)2电解质中Zn2+-H2O和Zn2+-ClO4-的径向分布函数(g(r))的N(r)如图6(b,e,h)所示。由图6(c)中的N(r)可知，随着盐浓度的增加，ClO4-逐渐取代H2O参与Zn2+的溶剂化鞘层导致Zn2+-H2O随之减少，这一结果与以往的报道一致，证实了我们计算的准确性。受Zn(ClO4)2电解质浓度的影响，Zn(ClO4)2电解质中的离子存在自由阴离子ClO4-，ClO4--H2O，Zn2+-H2O以及Zn2+-H2O-ClO4-等聚集相如图6(f，i)所示，低盐水溶液中阴离子的主要形式是ClO4-和ClO4--H2O，当电解质浓度升高时，阴离子开始以Zn2+-H2O-ClO4-的形式出现。MD仿真结果验证了这一说法。用于识别还原性水结构的DFT计算；LUMO能级、亲电性指数、H-O键键级和质子解离势图。每个轴都以相同的颜色与折线图相匹配，并显示为渐变高度。▲为了确定电解液中H+的来源，并揭示不同氢键的差异，我们使用密度泛函理论(DFT)计算了四个参数：1 LUMO能级，2 亲电指数，3 H-O键序，4 质子解离势，以验证水去质子化的难度；此外，为了研究水的配位结构及其与其他物质的相互作用对水去质子化的影响，我们考虑了Zn2+-H2O、单H2O、H2O-H2O和H2O-ClO4−的构型，如图7所示，这些参数在区分活水时表现出相似的趋势。首先，分子的LUMO能级在一定程度上反映了其还原活性，较低的LUMO能量意味着更容易将电子填充到能量较低的轨道中，因此具有较低LUMO能量的分子通常表现出较高的还原活性，即更容易去质子化。在所有可能的局部水结构中，Zn2+-H2O表现出最高的还原活性，因为它具有最低的LUMO能量，与单个H2O相比，H2O-H2O二聚体具有更低的LUMO能量，这验证了水的氢键网络断裂可以促进水反应的缓慢，然而，与Zn2+-H2O相比，H2O-H2O的还原性不够强，这表明Zn2+溶剂化水，而不是其他状态的水，是电解液中H+的主要来源。H2O-ClO4−二聚体的LUMO能量高于Zn2+-H2O，说明与Zn2+相比，ClO4−无法促进水的去质子化，这与强酸弱碱盐溶液呈酸性的实验结果一致；其次，我们计算了亲电性指数，它反映了分子捕获电子的趋势，较高的亲电性指数意味着分子更容易被还原，我们发现亲电性指数依次为H2O-ClO4−、H2O、H2O-H2O、Zn2+-H2O，这也表明Zn2+溶剂化水的去质子化趋势更强。第三，我们评估了所有构型中水分子的氢键强度顺序。水的H-O键强度依次为H2O、H2O-ClO4−、H2O-H2O、Zn2+-H2O，这表明Zn2+的存在促进了水分子的解离，因此Zn2+可以被视为电解液中产生H+的诱导剂；这个结果与前面两个发现是一致的。最后，我们使用质子解离势来研究水结构的还原稳定性，Zn2+-H2O具有最大的质子解离电位，进一步证明Zn2+溶剂化水是电解液中H+的主要来源。图8：(a，d) 超低浓度Zn(ClO4)2溶液电解质和常规Zn(ClO4)2溶液电解质中Zn2+溶剂化结构的电子密度差图；(b，e) Zn2+(H2O)6的HOMO'和LUMO能级比较；(c，f) Zn2+(H2O)5ClO4−的HOMO'和LUMO能级比较。▲如图8(a，d)所示，在低浓度的Zn(ClO4)2电解液中，发现Zn2+的溶剂化壳主要以Zn2+(H2O)6的形式存在。在Zn(ClO4)2电解液浓度升高时，Zn2+溶剂化壳层主要为Zn2+(H2O)5ClO4-；为了进一步确定Zn2+溶剂化水的活性，研究了Zn2+(H2O)6和Zn2+(H2O)5ClO4-这两种Zn2+溶剂化结构的特征。图8(b，c，e，f)是通过DFT计算得到的电子密度差图(EDDMs)；理论上EDDM关注的是系统接收到电子后的电子再分配情况，它反映了亲电位点及其还原能力；与Zn2+(H2O)6相比，Zn2+(H2O)5ClO4-中的Zn2+溶剂化水在从Zn表面获得电子时具有更丰富的电子态，表明其具有更高的还原活性。这一结果表明，Zn(ClO4)2电解液浓度的升高减少了每Zn2+的Zn2+溶剂化水的量，同时提高了仍然存在的Zn2+溶剂化水的还原活性。但是Zn(ClO4)2电解液浓度的升高总体的Zn2+溶剂化水的量的上升的，因此，随着电解液浓度的升高，H+的解离产生也越为容易。我们还在分子轨道水平上研究了两种Zn2+溶剂化结构的稳定性，在该模型中，Zn2+(H2O)6和Zn2+(H2O)5ClO4-的临界轨道由LUMO指定，当在充电过程中从Zn阳极多取一个电子时，相应的轨道转变为最高已占分子轨道(HOMO')。两对轨道(HOMO'-LUMO)之间的能量差(ΔE)可以用来评价分子的还原稳定性，其中较大的ΔE表示更容易完成从LUMO到HOMO'的电子转移，并且分子稳定性较弱。如图8(b，c，e，f)所示，Zn2+(H2O)5ClO4-比Zn2+(H2O)6具有更大的ΔE，进一步证明Zn(ClO4)2电解液浓度的升高会促进水的还原活性。综上所述，水系氢质子电池作为一种新型二次电池，其工作的氢质子来源由电解液中的水分子裂解提供，具有不同于传统摇椅式电池的反应机理，所以电池的充放电过程也是电解液浓度升高与降低的过程。因此我们制备了以2MZn(ClO4)2为电解液的水系氢质子电池，取得了令人瞩目的成绩，探究了水系氢质子电池的工作机制。实验与模拟计算的结果证实了电池中H+主要来源于Zn2+的溶剂化水分子裂解，并且随着电解液的浓度升高，ClO4-取代一部分Zn2+的溶剂化水分子使剩余未被替代的溶剂化水分子具有更强的去质子化倾向，更容易裂解提供H+。由此可知，水系氢质子电池在工作中电解液中的溶剂化情况是实时变化极为复杂的，因此探究其工作原理对水系氢质子电池的发展提供理论依据以及电解液设计指导均具有重大意义。Zhenyu Hu, Li
Lin, Yi Jiang, Lianshan Sun, Wanqiang Liu*, Qingshuang Wang*, Fang Wang*,
Reveal the Source of Protons in Aqueous Hydrogen Proton Battery, Energy Storage Materials.
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103820
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