近日，中國科學院大連化學物理研究所陳萍研究員團隊在新型氫負離子電池的研發和功能開拓上取得重要進展。團隊構建出以氫氣和金屬為電極的「氣-固氫負離子原型電池」。電池充氫放電、充電放氫，以「氫電共儲」的方式，為常溫、常壓、高效的儲氫提供了原型驗證。相關成果已發表在《焦耳》期刊上。

　氫負離子是氫的「富電子」態。以氫負離子作為載流子，能夠兼具高反應性和高能量等特徵，是發展下一代全固態電池的關鍵路徑之一。然而，氫負離子在自然條件下極不穩定，難以直接用於電化學儲能。陳萍團隊自2018年起開展氫負離子傳導研究，基於此前取得的系列成果，進一步提出了「氣固電池」的構想。

　團隊利用金屬鎂和氫氣分別作為負極和正極活性物質，組裝出可在寬溫域工作的「氣固電池」。這種電池讓氫負離子在為電池提供高能量的同時，巧妙地與電化學儲氫銜接，電池在放電時，氫氣在正極被還原為氫負離子，金屬在負極被氧化為陽離子形成金屬氫化物；充電時，兩極分別釋放氫氣分子和再生金屬，實現了邊充放電、邊儲放氫。

　實驗結果顯示，新型「氣固電池」在充氫狀態下的初始放電容量達到1526毫安時/克；僅施加0.3伏電壓時，可在室溫下釋放出重量比約6.0%的氫氣。其環境適應性極強，在零下20攝氏度至零上90攝氏度寬溫域內均能穩定運行，循環60次後容量保持率仍超70%。研究團隊將10個單電池堆疊成串聯電池組，輸出電壓超過2.4伏，成功點亮了LED燈泡，標誌著「氣固電池」原型的問世。能效分析結果表明，新型「氣固電池」的能量利用效率可達93.9%，較傳統熱儲氫方式提升了三分之一。

　這一原創性成果擺脫了傳統儲氫所需的高壓（700大氣壓）或深冷（零下253攝氏度）等極端條件，為常溫常壓高效儲氫提供了全新的技術路線。未來，團隊將聚力發展更高性能氫負離子導體和電極材料，加快氫負離子電池向實用化邁進。◇