氢能源在零下194摄氏度的储存能力或将彻底改变其能源应用格局。

得益于氢储能技术的一项新突破——实现较以往低得多的运行温度，未来电动汽车可能彻底告别锂离子电池。东京科学研究所的研究人员研发出一种氢电池，使用氢化镁作为阳极，氢气作为阴极，并采用具有晶体结构的固态电解质。

在发表于《科学》期刊的研究中，科学家指出这种电池可在零下194摄氏度（零下90摄氏度）环境下工作，而当前固态储氢技术需要572-752华氏度（300-400摄氏度）的运行温度。

"这些氢储能电池的特性过去通过传统热力学方法或液态电解质均无法实现，为构建高效氢储能系统奠定了基石，使其适合作为能源载体。"论文通讯作者、京都大学化学研究所副教授广濑敬在声明中表示。

虽然固态氢电池与氢燃料电池均已存在，但前者需要高温环境运行，后者则存在效率难及锂离子电池、高压储氢技术瓶颈等问题。而这项新型氢电池技术实现了氢化镁阳极理论储氢容量的全额利用，并在室温下获得高离子电导率。

技术基石

该电池的核心在于其固态电解质。由氢化钡、氢化钙和氢化钠构成的电解质具有类晶体结构，在相对较低温度下兼具高电化学稳定性和高氢离子电导率。

工作机理类似锂离子电池，区别在于传导介质为带负电的氢阴离子而非阳离子，这些离子可穿透晶体结构。放电时，阴极氢气经化学反应还原为氢阴离子，穿越电解质抵达镁阳极，氧化形成氢化镁。该过程中发生氧化还原反应，使带负电阳极失去电子，电子经外部电路流向呈净正电的阴极，从而向连接设备供电。

充电过程则相反：外部电源引发氧化还原反应，氢化镁阳极释放氢阴离子穿透电解质，在氢电极被氧化生成氢气。电子从氢电极流向镁电极直至还原反应终止，即标志电池充满电。

这种设计实现了氢气按需在固态电池中存储释放，每克容量达2,030毫安时（作为参照：锂离子电池每克容量通常为154-203毫安时，顶级智能手机整块电池容量约5,000毫安时）。

虽然当前工作温度略高于水的沸点，暂不适用于智能手机等日常电子产品，但该技术为更高效便捷的氢储能开辟了道路。这意味着电动汽车可能用氢电池替代笨重、易衰减且寿命有限的锂离子电池。

无需高压系统、极端冷却或高温运行的高效储氢技术，将进一步释放氢能的绿色潜力。相较于化石燃料及现行氢能系统，这种技术能提供更低的碳足迹。

尽管氢能在生产、储存及电力输送领域尚未形成规模，但始终被视为绿色能源转型的重要路径。若此项电池技术能实现规模化生产，必将加速氢能成为未来主流能源的进程。

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