诸如电池和电解池之类的水性电化学装置由于其环境友好，低成本和高安全性等特点，而成为一种极具发展前景的储能和转换系统。然而，如何提高电化学电源器件(如燃料电池、电池和超级电容器)的电位窗口和能量密度，以及如何将电解过程中的能耗降至最低等关键问题仍面临着巨大的挑战。通过将传统的酸碱中和热能电化学转化为电，即电化学中和能(ENE)，即电化学方式将酸碱中和的不对称电解质解耦，在改善水性设备性能方面显示出巨大潜力。

有鉴于此，中国科学院福建物质结构研究所温珍海研究员等人，介绍了ENE概念，包括其发展历史、热力学原理、工作原理、器件结构和应用。综述了近年来以燃料电池、电池、超级电容器和电解电池为重点的ENE辅助的电化学能源设备的研究进展。最后，讨论了ENE相关技术的挑战和未来前景。

本文要点

1）通过在水相电化学装置中设计一种酸碱不对称电解质，证明了可以以电能的形式收集酸碱中和中存储的势能。所收集的能量，称为电化学中和能(ENE)，为改善水性设备的性能提供了现成的有效方法。如果能通过精心设计的电解槽有效地收集相应的ENE，则可大大提高燃料电池、电池和超级电容器的输出电压和能量密度，同时也可大大降低电解电池所需的施加电压。

2）可预见的是，ENE在发展高效电化学能源装置、工业酸碱废水处理、环境修复、电化学合成等领域具有广阔的应用前景。ENE器件的发展可能为设计包括燃料电池、超级电容器和电池在内的新型水性能量存储和转换器件开辟了新的途径，以满足未来日益增长的能源需求。

3）绿色和可持续的有机合成是ENE系统的另一个有希望的应用，因为各种有机氧化还原反应可以很容易地在酸碱不对称系统中偶联。但是，在当前阶段，ENE辅助设备存在多个瓶颈，其中包括：（1）由于使用了酸碱不对称电解质，组装过程复杂。（2）由于不可避免的离子泄漏/交叉以及酸和碱的连续消耗，导致稳定性和耐久性较差；（3）ENE基电池的充放电可逆性差；（4）由于使用BPM或多个离子交换膜/室，导致设备的内部电阻较高；（5）使用BPM的成本相对较高；（6）由于缺乏pH敏感反应，对器件的电极反应选择有限。作为一个鲜为人知的研究主题，仍然有许多未培养的主题需要进一步研究。首先，尽管ENE辅助设备在实验上已在电化学性能方面取得了显着改善，但与ENE设备有关的一些详细见解仍然不是很清楚。应该进行更多的研究来研究pH值，电解质浓度，设备尺寸和尺寸以及其他环境条件的影响。

参考文献：

Yichun Ding et al. Electrochemical neutralization energy: from concept to devices. Chem. Soc. Rev., 2021.

DOI: 10.1039/D0CS01239D

https://doi.org/10.1039/D0CS01239D