氢气电池新突破！中科大陈维：或成下一代主流储能技术

在中国科学技术大学应用化学系的实验室里，一项关于能源存储的创新研究正悄然改变着未来的储能图景。该系教授陈维及其团队，在近期的研究中，成功开发出一种新型的可充电锂金属-氢气电池，为可再生能源的高效利用开辟了新路径。

氢气，作为最具潜力的可再生资源之一，一直以来都因其高效、清洁的特性而受到广泛关注。然而，传统的氢气利用方式多局限于燃料电池领域，其充放电的灵活性受限。陈维教授团队则另辟蹊径，研发出了一种能够进行充放电的二次氢气电池，这种电池在充电过程中自动生成氢气，并在放电时将其消耗，无需外部加氢，大大提升了使用的便捷性和安全性。

据陈维教授介绍，这种新型电池的最大亮点在于其高能量效率和循环稳定性。由于氢气的氧化还原反应极为稳定，使得该电池能够与多种电极材料相匹配，且成本相对较低。氢气由水电解产生，仅消耗电能，而电池内部存储的纯氢气更确保了使用的安全性。

在早期研究中，陈维团队曾尝试将氢气电极用作负极，虽然创制了包括镍-氢气电池、卤素-氢气电池等在内的多种电池体系，但这些电池的工作电压有限，能量密度相对较低。为了突破这一瓶颈，团队利用氢气的优异氧化还原特性，将其从负极转变为正极，与能量密度极高的锂金属进行配对，成功开发出锂氢气电池。这种电池的电位超过3V，能量密度远高于现有的锂离子电池。

陈维团队还进一步创新，构建了一种无负极可充电锂金属-氢气电池。这种电池在初始状态下负极并无锂金属存在，仅在充电时从电解液中沉积出锂金属形成负极。这一设计不仅降低了成本，还提高了电池的安全性。因为锂金属非常活跃，易于引发安全问题，而初始不含锂的负极设计则有效避免了这一问题。

陈维教授对氢气电池的发展前景充满信心，认为它有望成为下一代主流储能技术之一。他指出，氢气电池的超长循环寿命是其最大的竞争优势，目前尚无其他电池能够与之抗衡。例如，镍氢气电池已在NASA的太空中使用了超过30年，循环次数超过十万次。

除了在大规模储能电池领域的突破，陈维团队还在电催化方面取得了重要进展。他们开发了一种废旧锂电池回收与能量输出耦合技术，利用尾气中的二氧化氮等有毒气体与废旧电池正极材料的电化学电位差，成功回收了锂资源，并将二氧化氮转化为高价值的硝酸锂盐。这一技术不仅环保高效，还具有经济价值，为废旧锂电池的回收处理提供了一种全新的解决方案。

相较于传统的废旧锂电池回收方式，如添加酸碱反应或焚烧等，陈维团队的技术无需输入能量，反而在整个过程中还有电能输出，实现了电池与催化的完美结合。同时，该技术成本较低，仅需少量电解液，且不消耗电能。

尽管这项技术仍存在一定的局限性，如产率不够高、大规模回收有困难等，但陈维教授表示，团队将针对这些问题不断改进，努力实现大规模废旧锂电池的回收利用，为环保事业贡献更多力量。