全球首例，这一新型电池问世！

来源：企业上市

我国研制出全球首例气-固氢负离子原型电池

常温常压下实现高效“氢电共储”，能效较传统技术提升三分之一

困扰氢能利用半个多世纪的核心难题——储氢，有望迎来全新的技术路线。记者近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成功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，相关成果于北京时间5月13日发表在国际顶级能源期刊《焦耳》（Joule）上。该电池可在常温常压下工作，能量利用效率高达93.9%，比传统热储氢方式提升了三分之一。

氢负离子是氢原子获得一个额外电子后形成的带负电离子，具有极高的反应活性和能量密度，被认为是发展下一代全固态电池的理想载流子。然而，氢负离子在自然条件下极不稳定，极易失去电子，长期难以直接用于电化学储能。

陈萍团队自2018年起聚焦氢负离子传导研究。2023年，团队开发出新型氢负离子电解质材料，实现了低温条件下氢负离子的稳定传导；2025年，进一步构建出首例全固态氢负离子原型电池。在此基础上，团队此次创新性地提出“气-固氢负离子电池”构想，利用金属镁作为负极活性物质、氢气作为正极活性物质，组装出可在宽温域工作的新型电池。

该电池的工作原理独特而精巧：放电时，氢气在正极被还原为氢负离子，氢负离子通过特制电解质传导至负极，与金属镁反应生成氢化镁，完成储氢，同时向外输出电能；充电时，氢化镁分解释放氢负离子，氢负离子在正极失去电子重新生成氢气并被排出，金属镁也得以再生。整个过程实现了“边充放电、边储放氢”的“氢电共储”模式。

把“充电”和“加氢”做成了同一件事，而且效率极高、条件很温和。

一、它到底造了个什么东西？

你可以把它理解成一种 “既能存电、又能存氢”的二合一电池。

放电时：它像普通电池一样输出电力，同时“吸”入氢气，把氢气储存到电池的金属材料里。

充电时：它消耗电力，把之前存好的氢气再“吐”出来。

这就像一边给手机充电，一边顺便往里面充了点燃料气。你不想用电了，还能随时把这部分燃料气单独拿出来用。这就是“氢电共储”的意思。

二、为什么这事很难，是个大突破？

核心难题在于：他们驯服了一种极其不稳定、平时根本没法用的离子——氢负离子。

氢负离子是个啥？

氢原子一般是一个质子带一个电子。氢负离子是它多抢了一个电子，变成了带一个负电的“胖子”。这个“胖子”非常不稳定，很容易把多出来的电子甩出去，就像攥着一块烫手山芋，时刻想扔。因此，以前科学家很难用它来做电池内部的“搬运工”。

突破点在哪？

这个团队从2018年开始研究，先是找到了能稳稳“抓住”并传导氢负离子的材料（电解质），相当于修了一条能让“烫手山芋”平稳传递的高速公路。有了这条路，他们才终于造出了这种前所未有的电池。

三、这个电池是怎么工作的？

电池的正极是氢气，负极是金属镁，中间是他们特制的“高速公路”（电解质）。

放电（用电器）时：

氢气在正极得到电子，变成氢负离子。然后氢负离子通过“高速公路”跑到负极，和金属镁结合，变成氢化镁（一种储氢材料）。同时，金属镁被氧化，释放出电子，电子通过外电路做功，点亮灯泡。

结果：电灯亮了，氢气也被存进了镁里面。

充电（插电源）时：

过程反过来。氢化镁在负极分解，释放出氢负离子和电子。氢负离子通过“高速公路”跑回正极，失去电子变回氢气跑出来。金属镁也重新变回纯镁。

结果：电充进去了，氢气也被“挤”出来了。

四、它厉害在哪？用数字说话

不挑温度：从零下20℃到零上90℃都能正常工作，不论是东北冬天还是炎夏车内都没问题。

储氢能力强：充氢时，每克材料能储存高达1526毫安时的容量。在室温下，它能释放出自己重量6.0%的氢气（以氢化镁计）。

能量效率极高：“氢电共储”整个过程的能量利用效率达到93.9%。这个数字非常惊人，比传统储氢方式高了三分之一。

寿命还可以：循环使用60次后，容量还能保持70%以上，对于原型电池来说相当不错。

能点亮灯泡：他们把10个电池单元串起来，得到了超过2.4伏的电压，成功点亮LED灯，证明了这东西真的能用。

五、这解决了什么大难题？

解决了氢能利用中最头疼的储运问题。

现在的储氢手段很极端：

高压气态储氢：要压到700个大气压（相当于700公斤的重物压在指甲盖上），储氢罐又重又贵，还有风险。

低温液态储氢：要降温到零下253℃，比绝对零度只高了20度，耗能巨大。

这个新电池提供了一条常温、常压下的储氢新路。你不需要昂贵笨重的高压罐或超低温设备了，只需要这样一个“气固电池”，就能在平常环境下把氢“收”进去，要用的时候再温和地“放”出来。

总结一下

这项成果的意义在于一条全新的技术路线：

过去：储氢是储氢，发电是发电，两套系统独立，储氢条件苛刻。

现在：一个装置，同时完成高效储能和高密度储氢，而且全在温和条件下进行。

虽然现在还只是实验室里的原型，能量密度和循环寿命都还有很长的路要走，但它就像一块敲门砖，证明“氢负离子”这条路走得通，为未来开发更安全、更便宜的氢能汽车、电站和备用电源打下了理论基础。