全球首创气‑固氢负离子电池，中国科学家破解氢能存储与应用难题。
5月14日消息，中国科学院大连化学物理研究所昨晚正式对外宣布：由陈萍研究员领衔的科研团队，在氢负离子电池领域实现重大原创突破——成功研制出全球首例以氢气和金属为电极的“气‑固氢负离子原型电池”。这一成果不仅刷新了电化学储能的技术边界，更标志着我国在氢能核心转化与存储这一“卡脖子”环节上，走出了一条完全自主、原理全新的技术路径。
该电池采用“充氢放电、充电放氢”的双向工作机制，首次在常温常压条件下实现了电能与氢能的实时、可逆、高效耦合，即所谓“氢电共储”。不同于传统锂电池依赖锂离子迁移，也迥异于现有储氢技术对高压（700 atm）或超低温（-253°C）的强依赖，这项技术让氢能真正回归“绿色能源本色”——无需特种容器、不需极端工况、不增加系统安全风险。北京时间5月13日，相关论文已在国际顶级能源期刊《焦耳》（Joule）在线发表，引发全球氢能学界高度关注。
氢负离子（H⁻）——这个仅由一个质子加两个电子构成的“富电子”物种，长期被视为高温冶金、星际化学和核聚变研究中的“幽灵粒子”。它反应活性极高、能量密度极大，理论上是构建下一代全固态电池的理想载流子；但正因其过于活泼，过去数十年间，科学家始终难以在温和条件下稳定捕获、传导并可逆利用它。正如业内专家所言：“不是不想用，而是不敢用、没法用。”此次大连化物所团队跨越的，不仅是材料科学的门槛，更是基础电化学认知的深水区。
值得强调的是，这项突破并非一蹴而就。团队自2018年启动氢负离子传导基础研究，2023年率先攻克低温稳定传导难题，合成出新型氢负离子电解质材料；2025年进一步集成器件，研制出首例全固态氢负离子电池；而本次发布的“气-固”构型，则是面向工程落地的关键跃升——将气态氢源直接作为正极活性物质，金属镁作为负极，彻底取消液态电解质与复杂密封结构，在简化系统的同时大幅提升本质安全性。这种“从分子机制到器件架构”的全链条自主创新，彰显出我国在前沿能源材料领域的深厚积淀与战略定力。
实验数据极具说服力：该电池在充氢状态下初始放电比容量高达1526毫安时/克；在仅施加0.3伏微小电压下，即可于室温释放出相当于电极中MgH₂质量6.0%的氢气；循环60次后容量保持率仍超70%；更令人振奋的是，其工作温域横跨-20℃至90℃——这意味着它既可在东北寒冬户外设备中稳定运行，也能适配南方夏季高温工况，显著优于多数现有电化学储能体系。尤为关键的是，团队将10个单体电池堆叠成串联模组，成功输出超过2.4伏电压并点亮LED灯泡，以最直观的方式验证了技术可行性与工程可扩展性。
能效表现同样亮眼：该“氢电共储”系统的能量利用效率达93.9%，较传统热化学储氢方式提升约三分之一。这一数字背后，是能量在电—氢—电多级转换中近乎“零浪费”的精密控制。在当前全球加速推进绿氢规模化应用的背景下，这项技术直击氢能产业链中最薄弱的一环——如何低成本、高安全、高效率地“存住氢、用好氢”。它不追求单一指标的极致，而是在安全性、环境适应性、能量效率与系统简洁性之间找到了全新平衡点，堪称氢能基础设施范式的一次静默革命。
这一原创性成果，为破解横亘氢能利用领域半个多世纪的核心技术难题——安全高效储氢——提供了中国方案。它意味着未来加氢站或许不再需要庞然大物般的高压钢瓶阵列，分布式能源系统有望通过小型化电池模块同步完成“充电蓄能”与“储氢待用”，甚至为氢能无人机、应急电源、离网供能等场景打开全新想象空间。当基础研究的“冷板凳”坐出产业变革的“热效应”，我们看到的不仅是一项技术突破，更是一种科研范式的胜利：以问题为导向，以原理为根基，以实用为标尺。
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。
附论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102475
