米乐m6官方网站（AIST）能源技术研究所（所长：长谷川康夫；所长：野间口保）能源接口技术组的周浩申（组长）和王永刚（博士后研究科学家）开发了基于受控锂水电化学反应的清洁制氢系统的概念，并成功研究了该系统。

近年来，氢气作为减少CO增加的清洁能源而受到关注₂化石燃料燃烧产生的排放。然而，使用氢作为能源涉及许多问题。建立安全便捷的氢气储存技术尤为必要。为了实现这种安全性和便利性，需要现场生产所需的氢气。

以前曾提出过一种称为锂水电池的装置的概念，该装置使用金属锂作为负极活性材料，水作为正极活性材料，但尚未研究过电池副产品氢的使用。我们现在开发了一种新概念，通过使用金属锂作为负极、碳作为正极以及混合电解质（有机电解质、固体电解质和水性电解质的组合）进行稳定受控反应来生产氢气和电力（见图）。我们已经通过该系统成功地证实了这一概念，该系统可以根据需要并在需要时生产尽可能多的清洁氢气，同时通过电化学反应的放电产生电力。目前产氢量约为230 μmol h^–1每平方厘米正极表面。该系统可以通过充电进行再生，因此可以用作储能系统，将太阳能电池等自然能源的电能以及夜间剩余的电力以金属锂的形式存储；因此它能够根据需要生产氢气和电力。我们打算研究适合该系统的应用。

这项研究结果将发表在德国学术期刊ChemSusChem上。

左：锂水电池和氢气生产示意图	右：锂水电池正极产生的氢气量

随着二氧化碳的增加₂由于化石燃料的大量使用和油价的急剧变化而产生的排放，作为建设可持续低碳社会战略的一部分，氢能的有效利用正在引起人们的关注。然而，要创建氢社会（即以氢为主要能源的社会），我们需要建立创新的氢生产和储能技术。

在锂离子电池的开发过程中，AIST能源技术研究所已经证明，通过使用纳米结构材料作为电极可以实现高功率密度电池（AIST 2005 年 1 月 18 日新闻稿，2007 年 11 月 19 日和 2008 年 8 月 27 日）。为了提高电池的能量密度，我们对可回收锂的锂空气电池和锂铜二次电池进行了研究（2009 年 2 月 24 日 AIST 新闻稿和2009 年 8 月 24 日).

在关注使用混合电解质的锂-水电化学反应的应用时，我们构想了一种根据能源需求在发电的同时生产氢气的系统。

新开发的系统基于锂空气电池和锂铜二次电池中使用的混合电解质的概念。在该系统中，金属锂用作负极活性材料，水用作正极，碳用作正极集流体。只允许锂离子（Li⁺)作为负极侧的有机电解质和正极侧的水性电解质之间的隔膜。这种配置可防止有机电解质和水性电解质混合，并允许控制锂-水电化学反应，因为氢离子 (H⁺) 或氢氧根离子 (OH^-) 未到达有机电解质。

放电期间电极上会发生以下反应：

在该系统中，通过锂水电池的放电反应产生氢气。通过调节放电电流可以控制产氢速率。以12 mA cm的电流密度放电^–2，目前正极集流体产生的氢气量约为52mL·h^–1厘米^–2(约230μmol·h^–1厘米^–2)。通过提高固体电解质隔膜的锂离子电导率和工作温度，制氢能力将提高约10倍。

作为产物的氢氧化锂(LiOH)可以通过放电的逆反应来回收，从而可以重复使用该系统。风能、太阳能等可再生能源的波动电力以及夜间剩余电力可以以锂的形式储存，根据需求控制锂水电池的放电电流即可产生氢气和电力。如果使用太阳能或其他发电系统，该系统可以作为无电网地区住房的储能和供电系统。

基于受控锂水反应的制氢系统目前在实验室规模运行。我们计划提高固体电解质的锂离子电导率和系统的实际应用耐久性。我们还计划研究如何利用该系统的优势，例如其同时提供电力和氢气的能力以及通过充电反应再生的能力，为未来的能源技术系统做出贡献。