滑铁卢大学的化学家们发现了钠—氧电池的关键反应——“电化学能储蓄的圣杯”就在他们的眼前了。
滑铁卢纳米技术研究所的研究者们，在加拿大固体能源材料研究主席Linda Nazar教授的领导下，发现了为什么“钠—氧电池”比“锂—氧电池”能效更高的关键所在。阐明钠—氧电池的工作原理进而指导开发电力更充足的锂—氧电池，这在电化学能储蓄领域被认为是一座“圣杯”。他们的研究结果发表于《自然化学》杂志。
“我们的研究使许多不同的、支离破碎的问题得到了统一的解释，这使我们能够从整体的角度来评估这个问题。”Nazar说，“这些发现将改变我们对无水金属—氧电池的认识。”
许多人认为钠—氧电池是非常有前途的一种金属—氧电池组合。尽管能量密度不如锂—氧电池高，但是钠—氧电池的充电效率大于93%，并且足够便宜可以大规模使用。
本次研究的关键点就是Nazar研究团队发现的“质子相转移催化剂”。此催化剂在电池放电反应中能够提高电池的容量，而在充电反应中能够使充电近乎完全。
不像传统的固体电池，金属—氧电池使用气态负极，能够获取氧气使其与钠、锂等金属反应生成金属氧化物，在这个反应过程中蓄积电子。而电流可以使反应逆向进行，从而使金属氧化物被还原为金属状态，实现充电。
钠—氧电池放电时，质子相转移催化剂将生成的超氧化钠（NaO2）转移至溶液中，成核并形成纳米晶体，进而使放电产物形成微米级立方体。NaO2的生成非常重要，麻生理工学院（MIT）的研究组所进行的理论计算显示，在纳米级状态NaO2比Na2O2 更容易生成。所以当给电池充电的时候，通过质子相转移催化剂才可以催化逆反应进行，使NaO2分解。
开始化学家认为质子相转移催化剂对于锂—氧体系也应该有同样的作用。但是研究发现，超氧化锂（LiO2）稳定性极差生成以后立即转化为过氧化锂（Li2O2）.而一旦形成过氧化锂（Li2O2）催化剂便不能催化逆反应的进行，这样正反应和逆反应便不能由同一个催化剂催化了。因此，为了使锂—氧体系能够完成逆反应，研究者需要找到另外一种氧化还原剂使电池能够有效充电。
“我们在研究氧化还原剂，同时也在探索这次研究所激发出来的关于钠—氧电池的新思路”Nazar说，“未来锂—氧电池和钠—氧电池会有很好的前景，但是发展必须要考虑“按科学方法能够达到多高的容量及可充电性”的作用。