近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出新型核殼結(jié)構(gòu)氫負(fù)離子電解質(zhì)，並成功構(gòu)建了首例氫負(fù)離子原型電池，這一成果北京時(shí)間9月17日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。
氫是未來(lái)清潔能源體系的重要組成部分，通常以氫正離子（質(zhì)子）、氫負(fù)離子和氫原子三種形式存在。其中，氫負(fù)離子電子密度最高、易極化、反應(yīng)性最強(qiáng)，是一種獨(dú)特且具有巨大潛力的能量載體，其研發(fā)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。
2018年，中國(guó)科學(xué)院大連化物所研究團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)氫負(fù)離子傳導(dǎo)研究，並於2023年提出了「晶格畸變抑制電子電導(dǎo)」策略，研製出室溫超快氫負(fù)離子導(dǎo)體。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又以氫化鋇（BaH2）薄層包覆三氫化鈰（CeH3），研製出了一種新型核殼結(jié)構(gòu)複合氫化物材料。該材料在室溫下即可展現(xiàn)快速的氫負(fù)離子傳導(dǎo)特性，並同時(shí)兼具優(yōu)異的熱穩(wěn)定性與電化學(xué)穩(wěn)定性，是一種理想的電解質(zhì)材料。
氫負(fù)離子原型電池示意圖
基於上述新型氫負(fù)離子電解質(zhì)材料，團(tuán)隊(duì)利用經(jīng)典的儲(chǔ)氫材料氫化鋁鈉（NaAlH4）作正極，貧氫的二氫化鈰（CeH2）作負(fù)極，組裝出首例氫負(fù)離子原型電池。團(tuán)隊(duì)通過(guò)搭建疊層電池，把電壓提升到1.9伏，並成功點(diǎn)亮了LED燈，證明了氫負(fù)離子電池為電子設(shè)備供電的可行性，標(biāo)誌著氫負(fù)離子電池成功從「理論模型」邁向了「實(shí)驗(yàn)室原型」。作為一種全新的儲(chǔ)能技術(shù)路徑，氫負(fù)離子電池未來(lái)有望在大規(guī)模儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫、移動(dòng)電源、特種電源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
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