日本的研究人员最近开发了一种在室温下运输氢化物离子(H-)的固体电解质，这为提高氢基电池和燃料电池的效率、能量密度和实用性开辟了新的途径。
在日本理化学研究所(RIKEN)先锋研究小组的小林元树(Genki Kobayashi)的带领下，科学家们声称，最新的突破标志着氢基固态电池和燃料电池的优势已经可以实现，这是推进氢基能源经济的一步。这项研究上个月发表在科学杂志《先进能源材料-Advanced Energy Materials》上。
“我们取得了一个真正的里程碑。我们的结果是在室温下首次展示氢化物离子导电固体电解质。”
该团队一直在用镧氢化物(LaH3-δ)进行实验，因为氢可以相对容易地释放和捕获，而且氢化物离子的导电性非常高。但是，在室温下，附着在镧上的氢的数量在2到3之间波动，这使得它不可能有有效的传导。
根据研究人员的说法，当他们用锶(Sr)取代了一些镧，并加入了少量氧气，得到了La1-xSrxH3-x-2yOy的基本公式，他们所希望的结果就呈现了出来。
由新材料和钛制成的固态燃料电池示意图。恒流放电反应结果表明，当x≥0.2时，Ti电极完全氢化为TiH2。
该团队使用一种称为球磨的工艺制备了这种材料的晶体样品，然后再进行退火。他们在室温下研究了这些样品，发现它们能以很高的速率传导氢化物离子。
佐治亚理工学院(Georgia Tech researchers)的一组研究人员开发出了一种能量密度更高、稳定性更好的全固态电池用铝箔阳极。他们在一个由新材料和钛制成的固态燃料电池中测试了它的性能，改变了配方中锶和氧的含量。在锶至少为0.2的最佳值下，他们已经观察到钛100%转化为氢化钛(TiH2)。这意味着几乎没有氢化物离子被浪费。
Kobayashi说，"在短期内，我们的研究结果为氢化物离子导电固体电解质的材料设计提供了指导。从长远来看，我们认为这是燃料电池和使用氢的电解电池发展的转折点。"
研究人员声称，下一步将是提高性能，并创造出能够可逆地吸收和释放氢的电极材料。这将允许电池充电，并使储存氢气成为可能，并在需要时轻松释放氢气，这是氢基能源使用的要求。
为了使基于氢的能源储存和燃料得到更广泛的应用，它需要安全、高效和尽可能简单。目前用于电动汽车的氢基燃料电池的工作原理是，当产生能量时，氢质子通过聚合物膜从燃料电池的一端传递到另一端。
目前的限制是氢在这些燃料电池中的高速运动需要水，这保证了膜的持续水合，从而增加了额外的复杂性和更高的设计成本。这项最新的研究发现了一种在室温下通过固体材料传导负氢化物离子的方法。
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