全球首创气固结合氢负离子电池正式发布

科技日报大连5月14日讯 记者在中国科学院大连化学物理研究所了解到，陈萍研究员带领的课题组最新研发出全球首款采用氢气和金属作为电极材料的气—固氢负离子原型电池。这款电池能够实现充氢放电、充电放氢，提出了“氢电协同储能”新方案，首次在常温常压下实现了高效储氢的实验验证。相关研究成果已于13日在线发表在国际学术期刊《焦耳》上。

氢负离子是带有额外电子的氢元素，具有高活性和高能量的特性，被视为新一代全固态电池的重要载流子。不过，氢负离子在自然条件下不稳定，难以直接应用于电化学储能。陈萍团队自2018年开始，持续深入研究氢负离子传导机理，并于2023年研制出能够在低温下稳定传输氢负离子的电解质材料。到了2025年，团队首次实现全固态氢负离子原型电池的研发，并在此基础上进一步提出了“气—固氢负离子电池”的创新构想。

在此次实验中，科研人员选用金属镁和氢气分别作为负极和正极材料，成功组装出可在宽广温度区间正常工作的气—固氢负离子型电池。这种设计使得氢负离子既能为电池释放高能量，又能兼顾高效储氢。在电池放电时，正极的氢气被还原为氢负离子，负极金属氧化形成金属氢化物；充电过程则实现两极的氢气释放和金属还原，从而达到储氢与放电同步运行的效果。

研究团队还将10个单体电池串联组成电池组，整体输出电压超过2.4伏，成功点亮LED灯泡，证明了气—固氢负离子电池的可行性。进一步的能效分析显示，该“氢电协同储能”系统的能量利用效率高达93.9%，较传统热储氢技术提升近三分之一。

这项创新成果为解决氢能储存中的关键技术难题，打开了一条全新思路。它不仅能够绕过传统储氢过程需要高压等苛刻条件的限制，还为新型安全高效的储氢技术开发带来了新的可能。