科研人员开发出“气固电池”实现常温常压高效储氢

近日，中国科学院大连化学物理研究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。团队构建出以氢气和金属为电极的“气-固氢负离子原型电池”。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》期刊上。

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，难以直接用于电化学储能。陈萍团队自2018年起开展氢负离子传导研究，基于此前取得的系列成果，进一步提出了“气固电池”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，组装出可在宽温域工作的“气固电池”。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，新型“气固电池”在充氢状态下的初始放电容量达到1526毫安时/克；仅施加0.3伏电压时，可在室温下释放出重量比约6.0%的氢气。其环境适应性极强，在零下20摄氏度至零上90摄氏度宽温域内均能稳定运行，循环60次后容量保持率仍超70%。研究团队将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“气固电池”原型的问世。能效分析结果表明，新型“气固电池”的能量利用效率可达93.9%，较传统热储氢方式提升了三分之一。

这一原创性成果摆脱了传统储氢所需的高压（700大气压）或深冷（零下253摄氏度）等极端条件，为常温常压高效储氢提供了全新的技术路线。未来，团队将聚力发展更高性能氢负离子导体和电极材料，加快氢负离子电池向实用化迈进。

来　源：新华网

记者 王莹、胡喆

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