科技日?qǐng)?bào)大連5月14日電 （記者張?zhí)N）記者14日從中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所陳萍研究員團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了全球首例以氫氣和金屬為電極的氣—固氫負(fù)離子原型電池。該電池充氫放電、充電放氫，以“氫電共儲(chǔ)”的方式，為常溫、常壓、高效儲(chǔ)氫提供了原型驗(yàn)證。相關(guān)成果于13日發(fā)表在國(guó)際期刊《焦耳》上。
氫負(fù)離子是氫的“富電子”態(tài)。以氫負(fù)離子作為載流子，可兼具高反應(yīng)性和高能量等特征，是發(fā)展下一代全固態(tài)電池的關(guān)鍵路徑之一。然而，氫負(fù)離子在自然條件下極不穩(wěn)定，科學(xué)家很難利用它直接參與電化學(xué)儲(chǔ)能。陳萍團(tuán)隊(duì)自2018年起開(kāi)展氫負(fù)離子傳導(dǎo)研究，于2023年構(gòu)建出新型氫負(fù)離子電解質(zhì)材料，使氫負(fù)離子得以在低溫條件下穩(wěn)定傳導(dǎo)，隨后于2025年開(kāi)發(fā)出首例全固態(tài)氫負(fù)離子原型電池。團(tuán)隊(duì)基于氫負(fù)離子取得的系列成果，進(jìn)一步提出了“氣—固氫負(fù)離子電池”的構(gòu)想。
團(tuán)隊(duì)利用金屬鎂和氫氣分別作為負(fù)極和正極活性物質(zhì)，組裝出首例可在寬溫域工作的氣—固氫負(fù)離子電池。這種電池讓氫負(fù)離子在為電池提供高能量的同時(shí)，巧妙地與電化學(xué)儲(chǔ)氫銜接，電池在放電時(shí)，氫氣在正極被還原為氫負(fù)離子，金屬在負(fù)極被氧化為陽(yáng)離子形成金屬氫化物；充電時(shí)，兩極分別釋放氫氣分子和再生金屬，實(shí)現(xiàn)了邊充放電、邊儲(chǔ)放氫。
團(tuán)隊(duì)將10個(gè)單電池堆疊成串聯(lián)電池組，輸出電壓超過(guò)2.4伏，成功點(diǎn)亮了LED燈泡，標(biāo)志著氣—固氫負(fù)離子原型電池的問(wèn)世。能效分析結(jié)果進(jìn)一步表明，該“氫電共儲(chǔ)”體系的能量利用效率可達(dá)93.9%，比傳統(tǒng)熱儲(chǔ)氫提升了三分之一。
這一原創(chuàng)性成果為破解儲(chǔ)氫這一阻礙氫能利用的核心技術(shù)難題，提供了全新的技術(shù)路線，擺脫了傳統(tǒng)儲(chǔ)氫所需的高壓等極端條件，有望催生新型儲(chǔ)氫技術(shù)。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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