近年来，锌空气电池（ZABs）因其高能量密度、安全性和环境友好而备受关注。然而，无论是电化学可充电还是机械可充电的锌空气电池在实际应用中仍面临挑战。电化学可充电的ZABs存在诸多问题，如放电深度低、锌枝晶、析氢、死锌以及锌电极在重复反应的过程中变形、能量效率低和功率密度低等。另一方面，虽然机械可充电的ZABs的锌利用率高，但对于大型电池堆系统来说，替换锌阳极仍然十分繁琐。此外，电池的容量受到电极大小的限制。

为了解决这些问题，新加坡国立大学的王庆教授、张航博士和香港理工大学的倪萌教授合作开发了一种基于氧化还原靶向反应的锌空气燃料电池（HRM-ZAFC）。这种新型电池结合了传统ZABs和燃料电池的优点，具有可扩展和持续发电的优势，并展现了优秀的功率性能。

在HRM-ZAFC系统中（图1），锌颗粒作为燃料存储在一个独立的罐子中，通过电解液中的7,8-二羟基-2-苯并噻唑磺酸（DHPS）的靶向反应来释放锌中储存的化学能。放电时溶液中的DHPS首先在储罐中被锌还原，然后循环进入电池并在电极上被氧化。通过这种方式，DHPS不断将电子从储能单元（锌）转移到发电单元（电池），实现了能量和功率的解耦，为不同的应用场景提供了极大的灵活性。

通过对电池的运行参数进行仿真和实验优化，电池的峰值功率密度达到了0.51 W/cm²，并实现了电池稳定可靠的长期运行（放电容量48.82 Ah）（图2）。同时，通过原位/非原位表征方法揭示了氧化还原靶向的锌氧化机制。在碱性条件下，锌氧化首先生成可溶性[Zn(OH)₄]^2-，当电解液中[Zn(OH)₄]^2-达到饱和状态时生成Zn(OH)₂和ZnO沉淀。

综上所述，本文介绍的基于氧化还原靶向反应的锌空气燃料电池将为传统发电系统提供一种新思路，特别适用于需要高安全性、低排放和低噪音的应用场景。