中新網(wǎng)北京5月13日電 (記者 孫自法)記者從中國科學(xué)院獲悉，該院大連化學(xué)物理研究所(大連化物所)陳萍研究員團(tuán)隊最近成功構(gòu)建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(原型氣固電池)，并通過充氫放電、充電放氫，以“氫電共儲”方式為實現(xiàn)常溫、常壓、高效儲氫提供了驗證。

　　這項在新型氫負(fù)離子電池研發(fā)和功能開拓上取得重要進(jìn)展的成果論文，北京時間5月13日夜間在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《焦耳》(Joule)上線發(fā)表。

　　陳萍研究員表示，這一原創(chuàng)性成果為破解制約氫能利用半個多世紀(jì)的儲氫核心技術(shù)難題提供了全新技術(shù)路線，擺脫了傳統(tǒng)儲氫所需的高壓(700標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)或深冷(-253°C)等極端條件，有望催生新型儲氫技術(shù)。

　　她透露，研究團(tuán)隊未來將聚力發(fā)展更高性能氫負(fù)離子導(dǎo)體和電極材料，提升電池性能，形成專有技術(shù)，加快氫負(fù)離子電池向?qū)嵱没~進(jìn)，推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　中國科學(xué)院大連化物所介紹，氫負(fù)離子是氫的“富電子”態(tài)，以氫負(fù)離子作為載流子，能夠兼具高反應(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(tuán)隊自2018年起開展氫負(fù)離子傳導(dǎo)研究，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)，2025年開發(fā)出首例全固態(tài)氫負(fù)離子原型電池?；跉湄?fù)離子取得的系列成果，進(jìn)一步提出氣-固氫負(fù)離子電池的構(gòu)想。

　　在本項研究中，研究團(tuán)隊利用金屬鎂和氫氣分別作為負(fù)極和正極活性物質(zhì)，組裝出全球首例可在寬溫域工作的氣-固氫負(fù)離子原型電池。其讓氫負(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，實現(xiàn)“一箭雙雕”：電池放電時，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)邊充放電、邊儲放氫。

　　對氣-固氫負(fù)離子原型電池進(jìn)行的實驗結(jié)果顯示：充氫時，該電池初始放電容量高達(dá)1526毫安時/克；施加0.3伏電壓時，可在室溫下釋放出重量比約6.0%的氫氣；該電池循環(huán)60次后容量保持率超過70%，并在-20°C至90°C的范圍內(nèi)均可正常工作。

　　研究團(tuán)隊隨后將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LED燈泡，標(biāo)志著氣-固氫負(fù)離子原型電池構(gòu)建成功。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。(完)