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(fā)和功能開拓上取得重要進展。團隊構(gòu)建了全球首例以氫氣和金屬為電極的氣-固氫負離子原型電池。該電池充氫放電、充電放氫，以“氫電共儲”的方式，為常溫、常壓、高效儲氫提供了原型驗證，為破解橫亙氫能利用中半個多世紀的核心技術難題提供了全新技術路線，相關成果于北京時間5月13日發(fā)表在《焦耳》上。

氣-固氫負離子原型電池。圖片來源：中國科學院大連化學物理研究所

氫負離子是氫的“富電子”態(tài)。以氫負離子作為載流子，能夠兼具高反應性和高能量等特征，是發(fā)展下一代全固態(tài)電池的關鍵路徑之一。然而，氫負離子在自然條件下極不穩(wěn)定，科學家很難利用它直接參與電化學儲能。

陳萍團隊利用金屬鎂和氫氣分別作為負極和正極活性物質(zhì)，組裝出首例可在寬溫域工作的氣-固氫負離子電池。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(xiàn)了邊充放電、邊儲放氫。

團隊將10個單電池堆疊成串聯(lián)電池組，輸出電壓超過2.4伏，成功點亮了LED燈泡，標志著氣-固氫負離子原型電池的問世。能效分析結(jié)果進一步表明，該“氫電共儲”體系的能量利用效率可達93.9%，比傳統(tǒng)熱儲氫提升了三分之一。