中国科学技术大学谈鹏课题组系统地阐述了呼吸式析气电极的概念，并回顾了其完整的发展历程。聚焦于最新研究进展-“气泡二极管”式呼吸结构，该论文为其进一步发展奠定了基础，为快速、高效的绿氢和可充电水系电池等关键储能技术的开发提供了思路。

电力的蓬勃发展推动了电化学在传统化工行业中的应用，其优点在于实现了高纯度、高效率、以及高可控性的工业生产。例如，通过使用可再生能源进行电解水实现绿氢生产，在整个产品周期几乎可以实现零温室气体排放。同时，在可再生能源领域对极其安全的能源储存解决方案的不断增长的需求，促使了具有本征不易燃特性的水系电池的全面发展。这些电池包括铅酸电池、金属空气电池、镍氢电池、钒液流电池和有机液流电池等。然而，这两种系统常常与不可避免的、强烈的析气过程密切相关。例如，电解水和水系金属空气电池充电过程会产生氢气和氧气，以及直接甲醇燃料电池则产生二氧化碳气体。

气体的持续析出使得气泡的形成不可避免，这会对几个关键方面产生影响：（i）气泡的粘附会减少固-液相界面的有效反应面积，增加活化极化；（ii）电解质中分散的气泡会通过减少离子迁移的路径数量而增加电阻，从而降低电解质的有效导电率；（iii）影响传质：气泡扰乱的涡流会导致离子分布不均匀，甚至电极形状改变。研究发现，气泡附着在电极上会引起大量的能量损失，研究发现，通过在水电解过程中引入超声场去除气泡，可以将能量损失减少10%至25%。除了超声场、流动场、电磁场和光热场等主动式排出气泡策略外，备受瞩目的是被动策略，包括构建超亲水表面、掺入表面活性剂和添加牺牲位点等，其优点在于无需额外能量输入即可实现气泡的及时排出。

近日，中国科学技术大学谈鹏课题组发表了一篇概念性综述文章，探讨了一种极具潜力的被动式高效排气方法-呼吸式电极。该文首先介绍了呼吸式电极的基本原理，然后重点回顾了其从传统形式到先进的“气泡二极管”形式的发展概况。如图1所示，最初的呼吸式电极由贵金属催化剂薄层镀在疏水聚合物网络上制成，具有较差的性能。随后，研究人员开发了一种基于非贵金属厚催化剂层的工业级呼吸电极，并在机理研究方面取得了一定的进展。最后，介绍了谈鹏课题组提出的一种创新设计，即利用流体力学中的“气泡二极管”结构，实现了显著增强的呼吸性电极，并揭示了其内在机理（图2）。该文为深入理解呼吸式电极这一技术提供参考，并为可再生能源时代的进一步发展铺平道路。