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新華社沈陽5月13日電（記者王瑩、胡喆）近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所陳萍研究員團隊在新型氫負離子電池的研發(fā)和功能開拓上取得重要進展。團隊構(gòu)建出以氫氣和金屬為電極的“氣-固氫負離子原型電池”。電池充氫放電、充電放氫，以“氫電共儲”的方式，為常溫、常壓、高效的儲氫提供了原型驗證。相關(guān)成果于北京時間5月13日發(fā)表在《焦耳》期刊上。

氫負離子是氫的“富電子”態(tài)。以氫負離子作為載流子，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，氫負離子在自然條件下極不穩(wěn)定，難以直接用于電化學(xué)儲能。陳萍團隊自2018年起開展氫負離子傳導(dǎo)研究，基于此前取得的系列成果，進一步提出了“氣固電池”的構(gòu)想。

團隊利用金屬鎂和氫氣分別作為負極和正極活性物質(zhì)，組裝出可在寬溫域工作的“氣固電池”。這種電池讓氫負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離子，金屬在負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。

實驗結(jié)果顯示，新型“氣固電池”在充氫狀態(tài)下的初始放電容量達到1526毫安時/克；僅施加0.3伏電壓時，可在室溫下釋放出重量比約6.0%的氫氣。其環(huán)境適應(yīng)性極強，在零下20攝氏度至零上90攝氏度寬溫域內(nèi)均能穩(wěn)定運行，循環(huán)60次后容量保持率仍超70%。研究團隊將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“氣固電池”原型的問世。能效分析結(jié)果表明，新型“氣固電池”的能量利用效率可達93.9%，較傳統(tǒng)熱儲氫方式提升了三分之一。

這一原創(chuàng)性成果擺脫了傳統(tǒng)儲氫所需的高壓（700大氣壓）或深冷（零下253攝氏度）等極端條件，為常溫常壓高效儲氫提供了全新的技術(shù)路線。未來，團隊將聚力發(fā)展更高性能氫負離子導(dǎo)體和電極材料，加快氫負離子電池向?qū)嵱没~進。