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人民网北京5月14日电 (记者赵竹青)近日，中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)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(以下简称“气固电池”)。
该电池充氢放电、充电放氢，以“氢电共储”的方式，为常温、常压、高效的储氢提供了原型验证。相关成果于北京时间5月13日发表在《焦耳》(Joule)上。
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。
实验结果显示：充氢时，该电池初始放电容量高达1526毫安时/克；而当施加0.3伏电压时，可在室温下释放出重量比约6.0%的氢气(以电极中MgH2计)；该电池循环60次后容量保持率超过70%，并且在低至-20度和高达90度的范围内均可正常工作。进一步，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横亘氢能利用中半个多世纪的核心技术难题——储氢，提供了全新的技术路线，摆脱了传统储氢所需的高压(700 atm)或深冷(-253°C)等极端条件，有望催生新型储氢技术。未来，团队将聚力发展更高性能氢负离子导体和电极材料，提升电池性能，形成专有技术，加快氢负离子电池向实用化迈进，推动氢能产业的发展。
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