本项研究构建的气-固氢负离子原型电池。中国科学院大连化物所 供图

记者从中国科学院获悉，该院大连化学物理研究所（大连化物所）陈萍研究员团队最近成功构建全球首例以氢气和金属为电极的气-固氢负离子原型电池（原型气固电池），并通过充氢放电、充电放氢，以“氢电共储”方式为实现常温、常压、高效储氢提供了验证。

这项在新型氢负离子电池研发和功能开拓上取得重要进展的成果论文，北京时间5月13日夜间在国际专业学术期刊《焦耳》（Joule）上线发表。

陈萍研究员表示，这一原创性成果为破解制约氢能利用半个多世纪的储氢核心技术难题提供了全新技术路线，摆脱了传统储氢所需的高压（700标准大气压）或深冷（-253°C）等极端条件，有望催生新型储氢技术。

她透露，研究团队未来将聚力发展更高性能氢负离子导体和电极材料，提升电池性能，形成专有技术，加快氢负离子电池向实用化迈进，推动氢能产业发展。

中国科学院大连化物所介绍，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。

陈萍团队自2018年起开展氢负离子传导研究，2023年构建出新型氢负离子电解质材料，使氢负离子得以在低温条件下稳定传导，2025年开发出首例全固态氢负离子原型电池。基于氢负离子取得的系列成果，进一步提出气-固氢负离子电池的构想。

在本项研究中，研究团队利用金属镁和氢气分别作为负极和正极活性物质，组装出全球首例可在宽温域工作的气-固氢负离子原型电池。其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，实现“一箭双雕”：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，实现边充放电、边储放氢。

对气-固氢负离子原型电池进行的实验结果显示：充氢时，该电池初始放电容量高达1526毫安时/克；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%，并在-20°C至90°C的范围内均可正常工作。

研究团队随后将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LED灯泡，标志着气-固氢负离子原型电池构建成功。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三分之一。