气-固氢负离子原型电池示意图。中国科学院大连化学物理研究所供图

中国科学院大连化学物理研究所研究员陈萍团队研制出全球首例以氢气和金属为电极的气-固氢负离子原型电池。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。近日，相关成果发表于《焦耳》。

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。

研究人员分别利用金属镁和氢气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-固氢负离子原型电池。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；该电池循环60次后容量保持率超过70%，并且在-20至90摄氏度范围内均可正常工作。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1/3。

这一原创性成果为破解储氢难题提供了全新的技术路线，摆脱了传统储氢所需的高压或深冷等极端条件，有望催生新型储氢技术。(文章来源自：中国科学报）