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近日，中国科学院大连化学物理研究所陈萍研究员团队在新型氢负离子电池研发领域取得颠覆性突破，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，为氢能高效利用破解了长期困扰行业的核心技术瓶颈。该项重大科研成果于北京时间5月13日正式发表于国际顶级期刊《焦耳》，标志着我国在下一代储能电池与氢能存储融合技术领域跻身全球领先行列。
氢能作为清洁高效的二次能源，是新能源产业转型升级、实现双碳目标的重要支撑，但储氢技术难题长期制约着氢能的规模化推广应用。半个多世纪以来，传统储氢技术普遍依赖高压、低温等严苛工况，存在能耗高、成本高、安全性不足等短板，常温常压下高效储氢成为氢能领域亟待攻克的核心难题。此次大连化物所研发的新型气-固氢负离子电池，凭借独创的“氢电共储”技术模式，为破解这一行业痛点提供了全新可行的技术路线，完成了关键技术的原型验证。
据了解，氢负离子是氢的“富电子”形态，兼具高反应活性与高能量密度的显著优势，是研发下一代全固态储能电池的核心关键载流子，应用前景极为广阔。但受限于自然条件下极不稳定的特性，氢负离子难以直接参与电化学储能反应，长期以来无法实现规模化技术应用。陈萍团队深耕氢化物能源化学领域，创新突破传统电池结构与材料体系局限，巧妙选用金属镁、氢气分别作为电池负极、正极活性物质，成功组装出可在宽温域工况下稳定工作的气-固氢负离子原型电池，攻克了氢负离子稳定储能的技术壁垒。
该新型电池拥有独特的可逆工作机制，实现了储能与储氢的深度融合。电池放电阶段，正极氢气被还原为氢负离子，负极金属发生氧化反应生成阳离子并形成金属氢化物，完成电能输出与氢能存储；充电阶段，两极分别释放氢气分子、再生金属材料，实现能量补给与储氢释放，真正达成充氢放电、充电放氢、氢电双向共储的一体化功能。
为验证电池的实际工作性能，研发团队将10组单电池堆叠组装为串联电池组，设备输出电压突破2.4伏，可稳定点亮LED灯泡，直观验证了气-固氢负离子原型电池的实用工作能力，标志着该新型电池正式完成原型落地。能效测试数据显示，该创新“氢电共储”体系能量利用效率高达93.9%，相较于传统热储氢技术能效提升三分之一，节能增效优势十分突出。同时，电池可在常温常压环境下完成储氢与电能转换，无需高压罐体、低温制冷等配套设备，大幅降低了氢能存储与应用的设备成本、运行能耗，安全性与实用性显著提升。
业内专家表示，此次大连化物所团队的科研突破，不仅实现了氢负离子储能技术从原理探索到原型验证的跨越式发展，更开辟了氢能存储与电化学储能融合发展的新路径。该技术既兼顾了电池高能量储能特性，又解决了常温常压高效储氢难题，完美契合新能源储能、氢能规模化应用、分布式能源系统等多元场景需求。
此次全球首例气-固氢负离子原型电池的成功问世，充分彰显了我国在氢能与新型储能材料领域的原创性科研实力，为下一代全固态电池研发、氢能产业化落地提供了全新技术范式，将有力推动我国新能源储能产业、氢能产业高质量发展，为全球清洁能源技术革新贡献中国方案。
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