氫能被視為理想的能源載體，因為它具有高能量密度且不會排放溫室氣體。然而，傳統的氫儲存方法，例如高壓氣體槽和液態儲氫，都有極大的安全風險。為了安全地儲存氫氣，科學家們一直在探索固態儲氫材料，這些材料可以透過熱力學方法或電化學方法來儲存和釋放氫氣。在熱力學儲氫方法中，輕元素金屬氫化物如氫化鎂（MgH₂）、氫化鋰（LiH）和硼氫化鋰（LiBH₄）雖然具有高儲氫容量，但它們需要在極高溫度（超過300°C）下才能釋放氫氣，這大幅限制了它們的實用性。而像鑭鎳合金（LaNi₅）這類材料雖然可以在室溫下操作，但儲氫容量卻很低（僅1.4 wt%）。另一方面，電化學儲氫方法主要依賴質子（H⁺）在水溶液電解質中的傳輸。這種方法存在一個致命缺陷：高容量儲氫材料（如MgH₂）在水溶液中會發生腐蝕和溶解，導致反應動力學緩慢且放電容量會發生不可逆的損失。氫陰離子（H⁻）的電化學儲氫概念早在1985年就被提出，但由於當時只能使用高溫（超過300°C）下的離子液體電解質，所以這個方向一直未被深入研究。近年來，固態氫離子導體重新引起了科學界的關注。然而，目前報導的固態氫離子導體性能都不理想，例如La₂LiHO₃電解質的離子導電率很低，需要在300°C下操作，而且還會發生副反應；而LaH₃基氫化物和氧氫化物雖然在室溫下展現出10⁻⁴到10⁻² S cm⁻¹的高離子導電率，但電池運作時會發生還原，導致放電容量低且不可逆。簡而言之，開發一種高導電率、高電化學穩定性的固態氫離子導體，是實現高容量、可逆儲氫的關鍵。

近日，日本東京科學大學的研究團隊，成功開發出一種新型固態氫離子導體Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅，該材料具有優異的離子導電率和電化學穩定性。研究人員透過探索BaH₂-CaH₂-NaH擬三元系統的組成空間，發現當組成為Ba₁₋ₓ₋_yCaₓNa_yH₂₋_y（0.25 ≤ x ≤ 0.9、0.05 ≤ y ≤ 0.375）時，材料會形成體心立方結構，並展現出高離子導電率（在50°C時達到4.8 × 10⁻⁵ S cm⁻¹）。中子繞射分析顯示，Ba₀.₅Ca₀.₃₅Na₀.₁₅H₁.₈₅具有反α-AgI型結構，這是超離子導體的典型結構，其中氫離子可以在四面體位點和八面體位點之間進行三維傳輸。分子動力學模擬進一步證實了這種傳輸機制，並顯示該材料的離子導電率優於典型的氫離子導體和質子導體。研究團隊使用這種材料製作了Ti-TiH₂電池，在60°C下實現了超過84%的理論容量（1075 mAh g⁻¹），並且在10次循環後仍保持良好的可逆性。除此之外，研究人員還測試了其他金屬氫化物電極，包括MgH₂、NaAlH₄、LiAlH₄和NaBH₄等，其中MgH₂電極在90°C下展現出1800 mAh g⁻¹的高容量（達理論容量的88%），並具有優異的循環穩定性。最後，研究團隊成功製作了Mg-H₂氫氣儲存裝置，該裝置在90°C下實現了2030 mAh g⁻¹的可逆容量（相當於7.7 wt%的儲氫量），這個性能遠優於傳統熱力學和電化學儲氫方法。研究人員表示，這項研究為高效、安全的氫儲存系統提供了全新的解決方案。