氯气电极提供高功率和能量密度

超级电容器是补充可充电电池的储能设备，甚至可以部分取代它们。目前的超级电容器没有足够的能量密度，因此它们的使用寿命不够长。一种制造带有“呼吸”电极的超级电容器的新方法要好得多。正如开发它的团队在AngewandteChemie杂志上解释的那样，他们从一只蜥蜴中汲取灵感，当它潜入水下时，它会带着气泡呼吸。

如今，超级电容器的应用包括对医院或数据处理中心等设施的短期停电进行补偿，以及对电子设备的消耗峰值进行缓冲。由制动能量充电的超级电容器帮助现代有轨电车和公共汽车节省电力。太阳能行业对稳定电压波动也越来越感兴趣。

与充电电池相比，超级电容器是储能的“短跑选手”：它们可以在极短的时间内产生非常大的电流(高功率密度)。然而，它们是可怜的“长跑运动员”，因为即使用电量低，它们也不会持续很长时间(能量密度低)。现代电能存储需要结合这两种特性，并且重量轻。不幸的是，迄今为止，提高能量密度的方法总是以功率密度为代价——这是超级电容器发展的绊脚石。

由华东理工大学(中国上海)和牛津大学(英国)的LongChen、ChengLian、XiangwenGao和ChunzhongLi领导的团队现已开始克服这一挑战。他们的灵感来自一只小蜥蜴。Anolis蜥蜴生活在陆地上，但当它们潜水寻找食物时也可以在水下呼吸。为了做到这一点，他们带来了一个气泡，这个气泡附着在他们头上的一层鳞片上。在水下，他们反复吸入和呼出这个气泡。新开发的由多孔碳材料制成的电极(最有利的是孔径约为3纳米的多壁碳纳米管)在浸没在作为电解质的食盐溶液中时也可以保持一层气体。使用的气体不是空气，而是氯气。

在充电和放电过程中，除了超级电容器通常的电荷分离之外，该电极还会发生氧化还原反应。充电时，电极将电子转移到氯气中，将氯还原为氯离子，进入溶液——电极“呼气”。放电时，氯离子被氧化回氯气，使气体返回电极的孔隙——电极“吸入”。通过使用多种分析方法，该团队证明没有氯气从电极中逸出。非常快速的还原/氧化薄层气体中的快速传质极大地提高了超级电容器的能量密度，同时保持了极高的功率密度。即使经过数千次循环，容量仍保持在相同的高水平。