全球首例气-固氢负离子电池问世

近日，中国科学院大连化学物理研究所陈萍研究员团队在新型氢负离子电池的研发和功能开拓上取得重要进展。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，为破解横亘氢能利用中半个多世纪的核心技术难题提供了全新技术路线，相关成果于北京时间5月13日发表在《焦耳》上。

气-固氢负离子原型电池。图片来源：中国科学院大连化学物理研究所

氢负离子是氢的“富电子”态。以氢负离子作为载流子，能够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。