独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长野间口裕]（以下简称“AIST”）能源技术研究部[研究部主任长谷川博夫]能源界面技术研究组组长周浩信和日本产业技术研究院特别研究员王永刚设计并成功演示了一种通过控制锂和水之间的电化学反应来生产清洁氢气的系统。
近年来，为了抑制因消耗化石燃料而导致的二氧化碳排放量的增加，氢作为清洁能源而受到关注。然而，使用氢作为能源存在许多挑战，特别是需要建立安全、轻松地储存氢的技术。因此，从安全性和便利性的角度来看，如果能够在需要的地方根据需要生产氢气是理想的。
之前，锂金属放置在负极一侧，水放置在正极一侧活性材料,锂水电池的装置的想法，但没有考虑副产品氢气的使用。周等人。将金属锂负极和碳正极组合在一起，并将其用作电解质混合电解质(=有机电解质/固体电解质/水电解质），我们设计了一种通过稳定控制的反应同时产生氢气和电力的新概念，并成功地将其作为一个系统进行了论证。使用该系统，可以同时产生伴随电化学反应的放电产生的电力，并在需要时产生所需量的清洁氢气。目前正极为1cm2的氢气产量约为 230 µmol/h。由于该系统可以通过充电进行再生，因此可以用作储能系统，利用太阳能电池等自然能源或夜间剩余电力以金属锂的形式储存能量，并根据需要提取氢气和电力。未来，我们计划进一步研究该系统的最佳使用方式。
该成果于2010年5月14日发表在德国学术期刊上化学苏化学到突出显示
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左图：锂水电池和氢气生产的图像
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右图：锂水电池正极产氢量
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随着化石燃料的大量消耗增加二氧化碳排放和原油价格剧烈波动，为了构建可持续的低碳社会，氢能的有效利用受到关注。然而，要实现以氢为成熟能源的氢能社会，需要建立创新的制氢技术和储能技术。
AIST 能源技术研究部锂离子电池的开发过程中，我们已经证明可以通过使电极材料纳米结构来提高电池的输出（2005 年 1 月 18 日、2007 年 11 月 19 日、2008 年 8 月 27 日 AIST 新闻稿）。此外，还可以回收锂，以进一步提高能量密度锂空气电池和锂铜二次电池（2009 年 2 月 24 日、2009 年 8 月 24 日 AIST 新闻稿）进行研究。
这次，我们专注于使用混合电解质的锂和水之间的电化学反应，并提出了一种根据能源供应和需求在发电的同时产生氢气的系统。
应用锂空气电池和锂铜二次电池中使用的混合电解质概念，使用金属锂作为负极活性材料，使用水作为正极活性材料，使用碳作为正极集流体，并且在负极侧的有机电解质和正极侧的水性电解质之间使用锂离子（Li+)通过。通过这种配置，可以防止两种电解质和氢离子(H+) 或氢氧根离子 (OH-)不会到达有机电解质，从而可以控制锂和水之间的电化学反应。
放电时的电极反应如下。
1) 负极反应：Li→Li++ e-
金属锂 (Li) 以锂离子和电子 (e-) 被提供给接线。锂离子穿过固体电解质并移动到正极侧的水性电解质。
2) 正极反应：2H2O+2e-→ 2OH-+H2（气体）
从配线供给电子，活性物质中的水分解，产生氢(H2）发生。
如上所述，该系统中氢气的产生伴随着锂水电池中的放电反应，并且可以通过控制放电电流的量来控制氢气产生的速率。电流密度12mA/cm2放电时，正极集电体产生的氢气量约为52mL/h/cm2（约230 µmol/h/cm2）。通过提高固体电解质隔膜的锂离子电导率和提高工作温度，制氢能力有望提高数十倍。
该系统可以通过放电（充电）的逆反应回收产物氢氧化锂（LiOH）并作为系统重复利用，因此可以将风能、太阳能电池等波动的可再生能源以及夜间剩余的电力以锂的形式储存起来，并根据需求控制锂水电池的放电电流大小来提取氢气和电力。如果采用太阳能发电，或许可以将其作为没有电网覆盖地区的家庭的储能和供电系统。
此次通过控制锂与水反应开发的制氢系统仍处于实验室水平，但为了实际应用，我们的目标是提高固体电解质的锂离子电导率和耐久性。我们还计划进一步研究如何利用该系统的特性，例如同时供应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。