为了让电池既有出色的能量密度、也有不逊色的循环周期寿命，大部分人将注意力集中在锂离子身上，但俄勒冈州立大学科学家将眼光瞄向质子（也就是氢离子）。两个世纪前首次出现的质子跳跃化学机制，可能彻底使电动车或电网等应用迈向高功率储能。
由俄勒冈州立大学化学系副教授 Ji, David Xiulei 领导的团队，回顾了立陶宛化学家西奥多·格罗特斯（Theodor von Grotthuss）于 1806 年提出的电解质电荷传输理论：格罗特斯机制（Grotthuss mechanism），指透过氢键的形成，可以让质子在水溶液中快速转移，也有人将此机制称为质子跳跃（proton jumping）。
质子是一种带正电荷的亚原子粒子，在化学里，“质子”这术语指的就是氢离子 H+。
研究第一作者 Xianyong Wu 解释，格罗特斯机制的原理为一个氢原子连接两个水分子时，电荷会从中移动。Ji, David Xiulei 补充说明，该过程很像牛顿摆（当最右侧的球碰撞紧密排列的另外 4 个球时，只有最左侧的球会被弹出，反之亦然），而格罗特斯机制描述的就是质子从水分子一端，借由一条又一条氢键与 O-H 共价键快速位移到遥远一方，详细过程可参考下方动画。
（Source：俄勒冈州立大学）
这与液态电解质中金属离子的传导方式相当不同，金属离子本身就像一台车，在溶剂中独自从这端游走很长距离到彼端。研究人员发现，如果将这种机制放到电池电极中，则靠着分子接力赛打造出的“质子高速公路”，将成为非常有效率的充电路径。
该团队已在实验中证实，应用格罗特斯机制的电极拥有极高功率性能，但为了使其进入储能应用，下一步将还需着重在如何实现亚秒级充放电循环，这段工程之旅可能会相当漫长。不过至少研究团队已透过理论与实验表明，质子可能会成为最有趣的电荷载体，具有巨大潜力。
新论文发表在《Nature Energy》期刊。
- Proton transport ‘highway’ may pave way to better high-power batteries
（首图来源：俄勒冈州立大学）
