中国科学家创新“气固电池”，实现高效氢储存于常温常压环境

北京5月14日讯 近日，中国科学院大连化学物理研究所（简称“大连化物所”）陈萍团队在氢负离子电池的创新研发方面取得了突破。他们设计出全球首款以氢气和金属作为电极的气-固氢负离子原型电池（即“气固电池”）。

这种电池可以通过充氢实现放电、充电时释放氢气，实现“氢电共储”。这一方式为室温、常压下高效储存氢提供了技术验证。相关成果已于5月13日发表在《焦耳》（Joule）期刊。

氢负离子是氢元素的一种富含电子的状态。作为载流子，氢负离子既具有高反应活性，又能提供高能量，被认为是全固态新一代电池的重要发展方向。然而，由于氢负离子在自然环境下极为不稳定，科学界一直难以让它直接参与电化学储能。陈萍团队自2018年开始进行氢负离子传导研究，2023年研制出新型电解质材料，使氢负离子可以在低温下稳定传导。到了2025年，他们成功开发出首款全固态氢负离子原型电池，并由此构想出“气-固氢负离子电池”的新体系。

该团队采用金属镁和氢气分别作为负极和正极活性材料，构建出第一代能在大范围温度下工作的气-固氢负离子电池。这种电池通过让氢负离子同时实现高能输出与电化学储氢，放电过程中正极氢气被还原为氢负离子，负极金属被氧化生成阳离子形成金属氢化物；在充电时，两极分别产生氢气分子和再生金属，实现舆情网了同时充放电与储放氢的双重功能。

实验数据显示，首次充氢后，这种电池的放电容量达到1526毫安时/克；施加0.3伏电压时，可在室温释放出约6.0%的氢气（以电极内MgH2为准）；循环60次后电池容量保持率超过70%，并且能在-20摄氏度到90摄氏度的环境下正常工作。团队进一步将10个电池串联组成电池组，输出电压超过2.4伏，顺利点亮LED灯泡，标志着气-固氢负离子电池原型正式诞生。能效分析显示，“氢电共储”系统的能量利用率可达93.9%，比传统热储氢方式高出约三分之一。

这项原创性研究为解决氢能利用领域长达半个世纪的核心技术难题——储氢，带来新的技术选择，不再需要700大气压高压或-253°C低温等极端条件，有望推动新型储氢技术的诞生。未来，研究团队将持续攻关更高效的氢负离子导体和电极材料，提升电池性能，实现专利化，加快氢负离子电池产业化步伐，为氢能行业发展注入新动力。