日本東京科學(xué)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)近日宣布，在氫能儲(chǔ)存領(lǐng)域取得重大突破。他們成功開發(fā)出一種新型固體電解質(zhì)材料，能夠在90℃的溫和條件下實(shí)現(xiàn)氫氣的高效可逆存儲(chǔ)，這項(xiàng)成果為鎂基儲(chǔ)氫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用開辟了新路徑。

作為儲(chǔ)氫材料的理想候選，金屬鎂因其價(jià)格低廉和理論儲(chǔ)氫容量大而備受關(guān)注。然而，傳統(tǒng)鎂基材料需要在300℃以上的高溫環(huán)境中才能完成吸氫和放氫過程，這種嚴(yán)苛的工作條件嚴(yán)重制約了其商業(yè)化應(yīng)用。盡管此前已有研究通過提升氫陰離子導(dǎo)電性在接近常溫下實(shí)現(xiàn)了較高的離子傳輸效率，但多數(shù)材料存在電化學(xué)穩(wěn)定性差或?qū)щ娦阅懿蛔愕膯栴}，難以滿足實(shí)際需求。

研究團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新性的材料設(shè)計(jì)突破了這一技術(shù)瓶頸。他們將氫化鋇、氫化鈣和氫化鈉三種不同體積和價(jià)態(tài)的金屬氫化物進(jìn)行組合，經(jīng)過大量配比實(shí)驗(yàn)篩選出最優(yōu)配方。這種復(fù)合材料在晶體結(jié)構(gòu)上與已知的超離子導(dǎo)體相似，在25℃時(shí)即展現(xiàn)出優(yōu)異的氫陰離子導(dǎo)電性能。更關(guān)鍵的是，該材料在寬電位范圍內(nèi)具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性，這是現(xiàn)有氫陰離子導(dǎo)體材料所不具備的特性。

基于這種新型電解質(zhì)，科研人員構(gòu)建了以金屬鎂和氫氣為電極活性物質(zhì)的鎂-氫電池體系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在90℃工作溫度下，該電池每克材料可實(shí)現(xiàn)2030毫安時(shí)的可逆氫氣存儲(chǔ)容量，接近鎂的理論儲(chǔ)氫極限值。這一性能指標(biāo)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)高溫儲(chǔ)氫材料，同時(shí)大幅降低了工作溫度要求。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，安全高效的儲(chǔ)氫技術(shù)是構(gòu)建氫能社會(huì)的核心要素。這項(xiàng)突破性成果不僅適用于可再生能源的儲(chǔ)能系統(tǒng)，還能為燃料電池汽車提供穩(wěn)定的氫氣供應(yīng)方案，為氫能產(chǎn)業(yè)商業(yè)化提供了全新的技術(shù)解決方案。該研究成果已通過國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志的嚴(yán)格評(píng)審并正式發(fā)表。