科技日報大連5月14日電 （記者張?zhí)N）記者14日從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所陳萍研究員團隊構(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”的方式，為常溫、常壓、高效儲氫提供了原型驗證。相關(guān)成果于13日發(fā)表在國際期刊《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)儲能。陳萍團隊自2018年起開展氫負(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年開發(fā)出首例全固態(tài)氫負(fù)離子原型電池。團隊基于氫負(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。
團隊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，巧妙地與電化學(xué)儲氫銜接，電池在放電時，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(biāo)志著氣—固氫負(fù)離子原型電池的問世。能效分析結(jié)果進(jìn)一步表明，該“氫電共儲”體系的能量利用效率可達(dá)93.9%，比傳統(tǒng)熱儲氫提升了三分之一。
這一原創(chuàng)性成果為破解儲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)儲氫所需的高壓等極端條件，有望催生新型儲氫技術(shù)。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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