全球首例气—固氢负离子电池问世

记者14日从中国科学院大连化学物理研究所获悉，该所陈萍研究员团队构建了全球首例以氢气和金属为电极的气—固氢负离子原型电池。该电池充氢放电、充电放氢，以“氢电共储”的方式，为常温、常压、高效储氢提供了原型验证。相关成果于13日发表在国际期刊《焦耳》上。

气—固氢负离子原型电池。大连化物所供图

氢负离子是氢的“富电子”态。以氢负离子作为载流子，可兼具高反应性和高能量等特征，是发展下一代全固态电池的关键路径之一。然而，氢负离子在自然条件下极不稳定，科学家很难利用它直接参与电化学储能。陈萍团队自2018年起开展氢负离子传导研究，于2023年构建出新型氢负离子电解质材料，使氢负离子得以在低温条件下稳定传导，随后于2025年开发出首例全固态氢负离子原型电池。团队基于氢负离子取得的系列成果，进一步提出了“气—固氢负离子电池”的构想。

团队利用金属镁和氢气分别作为负极和正极活性物质，组装出首例可在宽温域工作的气—固氢负离子电池。这种电池让氢负离子在为电池提供高能量的同时，巧妙地与电化学储氢衔接，电池在放电时，氢气在正极被还原为氢负离子，金属在负极被氧化为阳离子形成金属氢化物；充电时，两极分别释放氢气分子和再生金属，实现了边充放电、边储放氢。

团队将10个单电池堆叠成串联电池组，输出电压超过2.4伏，成功点亮了LED灯泡，标志着气—固氢负离子原型电池的问世。能效分析结果进一步表明，该“氢电共储”体系的能量利用效率可达93.9%，比传统热储氢提升了三分之一。

这一原创性成果为破解储氢这一阻碍氢能利用的核心技术难题，提供了全新的技术路线，摆脱了传统储氢所需的高压等极端条件，有望催生新型储氢技术。