滑鐵盧大學（University of Waterloo）的化學家們發現了鈉空氣電池中的關鍵反應，這個發現為電化學能量存儲的發展鋪平了道路。反應的關鍵在于Nazar團隊發現的質子相轉移催化劑。Nazar和同事們把質子相轉移催化劑從電池的放電和充電反應中分離出來，這提高了電池的容量，對電池的充電幾乎完美。研究人員還發現把催化劑從系統中移除后，電池停止了工作。不同于傳統的固體電池設計，氧化金屬電池使用氣體陰極，它獲取氧氣，然后將氧氣與鈉或鋰這樣的金屬結合并形成金屬氧化物，同時在此過程中存儲電子。而給系統通電又會引起相反的反應，使金屬變回原始狀態。
加拿大固態能源材料研究會主席（Canada Research Chair in Solid State Energy Materials）Linda Nazar博士領導滑鐵盧納米科技研究所（Waterloo Institute for Nanotechnology）的研究人員發現了關鍵的中介途徑，這個發現解釋了氧化鈉電池比氧化鋰電池更節能的原因。
掌握氧化鈉電池的工作原理能更好地開發氧化鋰電池，氧化鋰電池一直被看成電化學能量存儲的關鍵。
科學家的新發現把謎題的許多不同斷開部分聯系起來，讓我們得以看到問題的全貌，理學院（Faculty of Science）的化學教授Nazar說道。這些發現將改變我們對無水金屬氧化物電池的看法。
很多人認為氧化鈉電池是很有前景的金屬氧化物電池，雖然它的能量密集程度低于氧化鋰電池，其充電效率卻要高93%以上，而且造價低廉，適合大規模電網存儲。
關鍵在于Nazar團隊發現的質子相轉移催化劑。Nazar和同事們把質子相轉移催化劑從電池的放電和充電反應中分離出來，這樣不僅提高了電池的容量，還使電池的充電幾乎完美。研究人員還發現把催化劑從系統中移除后，電池停止了工作。
不同于傳統的固體電池設計，氧化金屬電池使用氣體陰極，它獲取氧氣，然后將氧氣與鈉或鋰這樣的金屬結合形成金屬氧化物，同時在此過程中存儲電子。而給系統通電又會引起相反的反應，使金屬變回原始狀態。
在氧化鈉電池中，質子相轉移催化劑使剛形成的超氧化鈉（NaO2）成核并成為良好的納米晶體，這些納米晶體會進一步成長為微米大小的放電立方體。第一步所形成的超氧化鈉尺寸非常重要，麻省理工大學（MIT）的理論演算顯示，在納米等級上超氧化鈉比過氧化鈉的能量性能更好。電池充電時，質子相轉移催化劑產生的逆反應又會使超氧化鈉立方體輕松解離。
化學家說質子相轉移催化劑能在氧化鋰中起到相似的作用。但是，超氧化鋰極不穩定，而且會立即變成過氧化鋰。一旦過氧化鋰形成，催化劑就不能再引發逆反應，因為正向反應和逆向反應不再相同。因此，為了在氧化鋰系統上取得進步，研究人員必須找出其他氧化還原介質來實現高效充電。
科學家正在探索氧化還原介質，探索本研究中的氧化鈉電池方面的新思路，Nazar說道。氧化鋰電池和氧化鈉電池的前景都很不錯，但它們的發展都需要思考如何在科學上實現高容量和可逆性。
