近日，我所氢能与先进材料研究部氢化物能源化学研究中心（DNL1901组群）陈萍研究员团队与低碳战略研究中心蔡睿研究员团队（DNL2600组群）合作，在新型氢负离子电池的研发和功能开拓上取得新进展。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。

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，科研人员很难利用它直接参与电化学储能。

自2018年起，陈萍团队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。

在本工作中，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MgH2计）；该电池循环60次后容量保持率超过70%，并且在低至-20度和高至90度的范围内均可正常工作。进一步，团队将10个单电池堆叠成串联电池组，输出电压超过2.4伏，点亮了LED灯泡，标志着气—固氢负离子原型电池的初步验证成功。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。

这一原创性成果为储氢提供了新的技术路线，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。未来，团队将聚力发展更高性能氢负离子导体和电极材料，提升电池性能，形成专有技术，加快氢负离子电池向实用化迈进，推动氢能产业的发展。

陈萍团队聚焦于氢化物能源化学研究二十余年，在储氢（Nature，2002；Nature Mater.，2008）、催化固氮（Nature Chem.，2017；Nature Energy，2018；Nature Catal.，2022；Nature Chem.，2024）、氢负离子传导（Nature，2023；Nature，2025）等领域持续深入探索，并解决了多项关键科学问题，为推动相关学科发展和技术突破奠定了坚实基础。

相关研究成果以“A gas-solid hydride ion battery and a hydrogen-electricity co-storage system”为题，于近日发表在《焦耳》（Joule）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、我所创新基金等项目的支持。（文/图 张炜进、王上上）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102475