日本研究人员成功研制出一种工作温度仅为90°C的氢电池，克服了早期方法存在的高温和低容量限制，为氢动力汽车和清洁能源系统带来了新的可能。

氢气利用面临储存难题，通常需极低温度(−252.8°C)和高压(350至700 bar)。将其储存在氢化镁(MgH₂)等固体材料中是更有效的方法，这种材料理论储存容量高，还可集成到类似电池的系统中，在充电和放电时存储和释放氢气。然而，此前这种方法受高工作温度(300°C以上)、氢吸收和解吸可逆性差以及不良副反应降低性能等限制。

日本东京科学研究所(Science Tokyo)的研究团队取得了重大进展。该研究由全固态电池研究中心的研究科学家Takashi Hirose博士、助理教授Naoki Matsui和研究所教授Ryoji Kanno领导，成果发表在《科学》杂志上。

研究团队开发的氢电池创新之处在于其固体电解质Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅，它能高效传输氢负离子(H⁻)。该材料具有反α - AgI型晶体结构，以超强离子电导率闻名。钡、钙和钠占据体心位置，氢原子通过共面四面体和八面体位置自由迁移。测试显示，该材料在室温下离子电导率较高(2.1×10⁻⁵ S cm⁻¹)且电化学稳定，可有效长期储存和释放氢气。

该电池设计以MgH₂作为阳极，氢气(H₂)作为阴极。充电时，MgH₂释放出H⁻，H⁻穿过电解质迁移至H₂电极并被氧化释放出H₂气体;放电时则相反，阴极上的H₂气体被还原为H⁻，通过电解质移动到阳极与Mg反应形成MgH₂。这一过程使电池能在低于100°C的可控温度下储存和释放氢气，研究人员在反复循环中达到了MgH₂的全部理论储存容量，约为2,030 mAh g⁻¹，相当于7.6 wt.%的氢气。

传统的固态储氢方法，热驱动的吸收和解吸需300至400°C的极高操作温度，能耗高，不适用于日常使用;在较低温度下使用液体电解质进行电化学储能，氢离子传输性能差，无法达到接近理论储能容量的水平，均无法提供高效、可逆且低温的储氢解决方案。

助理教授松井表示：“我们展示了Mg - H₂电池作为一种安全高效的氢能存储装置的运行，实现了高容量、低温和可逆的氢气吸收和释放。”Hirose也解释道：“我们的储氢电池的这些特性以前无法通过传统的热方法或液体电解质实现，这为适合用作能量载体的高效储氢系统奠定了基础。”这种电池有望成为氢动力未来的关键，助力实现氢动力汽车和无碳工业。

更多信息：Takashi Hirose 等，《利用氢导电固体电解质实现高容量可逆储氢》，《科学》(2025)