Истражувачки тим предводен од проф. ЧЕН Веи на Универзитетот за наука и технологија на Кина (USTC) воведе нов систем на хемиски батерии кој користи водороден гас како анода. Студијата е објавена во...Angewandte Chemie меѓународно издание.
Водород (H2) привлече внимание како стабилен и економичен носител на обновлива енергија поради неговите поволни електрохемиски својства. Сепак, традиционалните батерии базирани на водород првенствено користат H2како катода, што го ограничува нивниот опсег на напон на 0,8–1,4 V и го ограничува нивниот вкупен капацитет за складирање на енергија. За да се надмине ограничувањето, истражувачкиот тим предложи нов пристап: користење на H2како анода за значително зголемување на густината на енергијата и работниот напон. Кога е спарена со литиум метал како анода, батеријата покажува исклучителни електрохемиски перформанси.
Шема на Li-H батеријата. (Слика од USTC)
Истражувачите дизајнираа прототип на систем на Li-H батерии, кој вклучува литиумска метална анода, платински обложен слој за дифузија на гас што служи како водородна катода и цврст електролит (Li...1.3Al0,3Ti1.7(ПО4)3, или LATP). Оваа конфигурација овозможува ефикасен транспорт на литиумски јони, а воедно ги минимизира несаканите хемиски интеракции. Преку тестирање, Li-H батеријата покажа теоретска густина на енергија од 2825 Wh/kg, одржувајќи стабилен напон од околу 3V. Дополнително, постигна извонредна ефикасност при враќање (RTE) од 99,7%, што укажува на минимална загуба на енергија за време на циклусите на полнење и празнење, а воедно одржувајќи долгорочна стабилност.
За понатамошно подобрување на економичноста, безбедноста и едноставноста на производството, тимот разви Li-H батерија без анода која ја елиминира потребата од претходно инсталиран литиумски метал. Наместо тоа, батеријата го таложи литиумот од литиумските соли (LiH2PO4и LiOH) во електролитот за време на полнењето. Верзијата ги задржува предностите на стандардната Li-H батерија, а воведува дополнителни придобивки. Овозможува ефикасно литиумско позлатување и одлепување со кулонска ефикасност (CE) од 98,5%. Покрај тоа, работи стабилно дури и при ниски концентрации на водород, намалувајќи ја зависноста од складирање на H₂ под висок притисок. За да се разбере како се движат литиумските и водородните јони во електролитот на батеријата, беше извршено компјутерско моделирање, како што се симулациите на Теоријата на функционална густина (DFT).
Овој пробив во технологијата на Li-H батерии претставува нови можности за напредни решенија за складирање на енергија, со потенцијални апликации кои опфаќаат мрежи за обновлива енергија, електрични возила, па дури и воздухопловна технологија. Во споредба со конвенционалните никел-водородни батерии, Li-H системот испорачува подобрена густина на енергија и ефикасност, што го прави силен кандидат за складирање на енергија од следната генерација. Верзијата без анода ги поставува темелите за поекономични и скалабилни батерии базирани на водород.
Линк до хартија:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Напишано од ZHENG Zihong, уредено од WU Yuyang)
Време на објавување: 12 март 2025 година