14일 중국과학원 대련화학물리연구소에 따르면 이 연구소의 진평 연구팀이 수소와 금속을 전극으로 하는 세계 첫 기체─고체 수소 음이온 원형 배터리를 개발했다. 이 배터리는 수소를 충전하면 방전되고 충전하면 수소를 방출하는 ‘수소와 전기를 공동 저장’하는 방식으로 상온, 상압에서의 고능률 수소 저장을 위한 원형 검증을 제공했다. 이 관련 연구성과는 13일 국제학술지 《줄》에 발표되였다.

수소 음이온은 수소의 ‘전자 과잉’ 상태이다. 수소 음이온을 전하 운반체로 사용하면 높은 반응성과 높은 에너지 특성을 모두 가질 수 있으며 이는 차세대 전고체 배터리를 개발하는 관건 경로중의 하나이다. 그러나 수소 음이온은 자연 조건에서 매우 불안정해 과학자들이 이를 전기화학적 에너지 저장에 직접 리용하기는 어렵다.

진평팀은 2018년부터 수소 음이온 전도 연구를 시작했다. 2023년에 신형의 수소 음이온 전해질 재료를 개발하고 수소 음이온이 저온에서도 안정적으로 전도될 수 있도록 했다. 이후 2025년에 첫 전고체 수소 음이온 원형 배터리를 개발하고 수소 음이온에서 이룩한 일련의 성과를 기반으로 ‘기체─고체 수소 음이온 배터리’라는 구상을 추가로 제기했다.

팀은 금속 마그네슘과 수소를 각기 음극과 양극 활성 물질로 리용해 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있는 기체─고체 수소 음이온 배터리를 조립해냈다. 에너지 효률 분석 결과에 따르면 이 ‘수소─전기 공동 저장’ 시스템의 에너지 리용 효률은 93.9%에 달하며 전통적인 열저장 수소보다 3분의 1 높아진 것으로 나타났다.

이 독창적인 성과는 수소에너지  리용을 방해하는 핵심기술 난제인 수소 저장 문제를 해결하는 데 새로운 기술적 로선을 제공했으며 전통적인 수소 저장에 필요한 고압 등 극단 조건에서 벗어나 신형의 수소 저장 기술을 탄생시킬 것으로 전망된다.

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