我国科学家在室温下实现超快氢负离子传导！中科院大连化学物理研究所陈萍研究员、曹湖军副研究员团队提出了一种全新的材料设计研发策略，通过机械化学方法，在稀土氢化物——氢化镧晶格中故意制造大量的缺陷和纳米微晶，研发出首个温和条件下超快氢负离子导体。相关研究成果4月5日发表于《自然》杂志。
氢负离子具有强还原性及高氧化还原电势等特点，是一种颇具潜力的氢载体和能量载体。氢负离子导体是在一定条件下具有优异氢负离子传导能力的材料，其在二次电池、燃料电池、电化学转化池、膜反应器、氢传感器等能源储存与转化器件中具有广阔的应用前景，有望在未来实现一系列的技术革新。目前，仅有极少的国外团队专注此研究，该项研究面临着材料体系少、操作温度高、温和条件下离子电导率低等问题，是洁净能源领域的前沿课题。
早在上世纪的变色玻璃研究中，研究者就发现氢化镧具有快速的氢迁移能力，但其电子电导也很高。近几年，科研人员往氢化镧晶格中引入氧大幅抑制了其电子传导，但氧的引入也同时显著阻碍了氢负离子的传导。
研究团队创新地采用机械化学球磨法，通过碰撞和剪切力，造成氢化镧晶格的畸变，破坏了晶格的周期性，形成了大量的纳米微晶和晶格缺陷。这些缺陷可以显著抑制电子传导，其电子电导率相比结晶良好的氢化镧下降5个数量级以上。尤为重要的是，晶格畸变对氢负离子传导的干扰并不显著，可在“震”住电子转移的同时，仍旧“维持”氢负离子通过协同迁移机制快速传输，最终获得了优异的氢负离子传导特性。
此前报道的氢负离子导体只能在300℃左右实现超快传导，而这项研究实现了在温和条件下（-40至80℃温度范围内）的超快离子传导。此外，团队还首次实现了室温全固态氢负离子电池的放电，证实了这种全新的二次电池的可行性。
“许多已知的氢化物材料都是离子—电子混合导体，”陈萍介绍道，“我们建立的这种材料结构调变的方法具有一定的普适性，有望为氢负离子导体的研发打开局面。”