我国团队研发出全球首例气-固氢负离子原型电池，破解储氢难题

我国科研团队研发出全球首例气‑固氢负离子原型电池，有望破解储氢核心技术难题

IT之家 5 月 14 日消息，中国科学院大连化物所昨晚宣布，该所陈萍研究员团队在新型氢负离子电池的研发和功能开拓上取得重要进展。 团队构建了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。相关成果于北京时间 5 月 13 日发表在《焦耳》（Joule）上。 IT之家注：氢（H）是结构最简单的原子，由一个质子和一个电子组成。氢原子额外获得一个电子，形成了带负电的离子（H⁻）。氢负离子活跃于高温化学反应、星际空间演化以及氢能源技术（如储氢、氢负离子电池）等领域。 据介绍，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，于 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，随后于 2025 年开发出首例全固态氢负离子原型电池。 团队基于氢负离子取得的系列成果，进一步提出了“气-固氢负离子电池”的构想 。 团队利用金属镁和氢气分别作为负极和正极活性物质，组装出首例可在宽温域工作的气-固氢负离子电池。这种电池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：电池在放电时，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，实现了边充放电、边储放氢。 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（以电极中 MgH 2 计）； 该电池循环 60 次后容量保持率超过 70%，并且在低至-20 度和高达 90 度的范围内均可正常工作 。 团队进一步将 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三分之一。 这一原创性成果为破解横亘氢能利用中半个多世纪的核心技术难题 —— 储氢 ，提供了全新的技术路线，摆脱了传统储氢所需的高压（700 atm）或深冷（-253°C）等极端条件，有望催生新型储氢技术。 相关研究成果以“A gas-solid hydride ion battery and a hydrogen-electricity co-storage system”为题发表在《焦耳》上。该工作的第一作者为 DNL1901 组群博士研究生王上上。上述工作得到了辽宁省科技重大专项、国家自然科学基金、辽宁滨海实验室、该所创新基金等项目的支持。 IT之家附论文链接： https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102475