中国科研力量在氢能技术领域实现重要跨越。中国科学院大连化学物理研究所近日在国际权威期刊《自然》发表重磅研究成果,全球首个氢负离子电池原型成功问世。这项突破性进展让氢负离子电池从理论研究正式进入实验验证阶段,为未来能源存储带来全新的技术方向。

在氢元素的三种存在形态中,氢负离子因其优异的电子密度、极化特性和化学反应活性,一直被视作理想的能量载体。但长期以来,科学家们在氢负离子传导和稳定存储技术上遭遇诸多难题。该研究团队从2018年开始重点攻关氢负离子传导机制,经过多年系统研究,终于在2024年提出了"晶格畸变抑制电子传导"的创新思路,成功研发了首款室温超快氢负离子导体,为这一突破性研究奠定了坚实的材料基础。
在前沿研究成果基础上,科研人员巧妙设计了核壳材料结构,采用氢化钡(BaH₂)薄膜包裹三氢化铈(CeH₃)的新型复合材料,开发出同时具备快速离子传导、卓越热稳定性和电化学稳定性的复合氢化物电解质。这种新材料在常温条件下就能实现高效的离子传输,关键性能参数大幅超越传统电解质,为氢负离子电池走向实际应用提供了可靠的材料技术支持。

依托这一创新型电解质,研究团队成功构建了氢化铝钠(NaAlH₄)正极与贫氢二氢化铈(CeH₂)负极相结合的氢负离子电池原型。测试数据显示,该电池正极首次放电容量高达984 mAh/g,经历20次充放电循环后容量仍保持在402 mAh/g,展现出非凡的循环稳定性。更令人振奋的是,研究人员组装的多层电池组将电压提升至1.9伏,成功点亮LED照明设备,证实了氢负离子电池为电子产品供电的技术可行性。
相比当前主流的锂离子电池技术,氢负离子电池在能量储存密度、安全性能和环境适应性等方面展现出显著优势。这一技术突破不仅为大容量储能设施、便携式电源等应用领域提供了创新选择,更将有力推动氢能产业链向更高附加值的方向发展。据悉,研究团队正在进一步优化材料体系和电池结构设计,加快氢负离子电池从实验室研发迈向产业化应用的进程。
