Қытай Ғылым және Технология Университетінің (USTC) профессоры CHEN Wei басқаратын зерттеу тобы сутегі газын анод ретінде пайдаланатын жаңа химиялық батарея жүйесін енгізді. Зерттеу журналында жарияландыAngewandte Chemie халықаралық басылымы.
Сутегі (H2) қолайлы электрохимиялық қасиеттеріне байланысты тұрақты және үнемді жаңартылатын энергия тасымалдаушысы ретінде назар аударды. Дегенмен, дәстүрлі сутегі негізіндегі батареялар негізінен H2катод ретінде, бұл олардың кернеу диапазонын 0,8–1,4 В дейін шектейді және олардың жалпы энергия сақтау қабілетін шектейді. Шектеуді жеңу үшін зерттеу тобы жаңа тәсілді ұсынды: H2энергия тығыздығы мен жұмыс кернеуін айтарлықтай арттыру үшін анод ретінде. Анод ретінде литий металымен жұптастырылған кезде, батарея ерекше электрохимиялық өнімділікті көрсетті.
Li−H батареясының схемасы. (USTC суреті)
Зерттеушілер литий металл анодын, сутегі катоды ретінде қызмет ететін платинамен қапталған газ диффузиялық қабатын және қатты электролитті (Li1.3Al0.3Ti1.7(ПО4)3, немесе LATP). Бұл конфигурация қажетсіз химиялық әрекеттесулерді азайта отырып, литий иондарын тиімді тасымалдауға мүмкіндік береді. Тестілеу арқылы Li-H батареясы шамамен 3 В тұрақты кернеуді сақтай отырып, 2825 Вт/кг теориялық энергия тығыздығын көрсетті. Бұған қоса, ол ұзақ мерзімді тұрақтылықты сақтай отырып, зарядтау және разрядтау циклдері кезінде энергияның ең аз жоғалуын көрсететін 99,7% тамаша айналу тиімділігіне (RTE) қол жеткізді.
Экономикалық тиімділікті, қауіпсіздікті және өндірістің қарапайымдылығын одан әрі жақсарту үшін топ алдын ала орнатылған литий металды қажет етпейтін анодсыз Li-H батареясын әзірледі. Оның орнына аккумулятор литийді литий тұздарынан (LiH2PO4және LiOH) зарядтау кезінде электролитте. Нұсқа стандартты Li-H батареясының артықшылықтарын сақтай отырып, қосымша артықшылықтарды енгізеді. Ол 98,5% кулондық тиімділікпен (CE) тиімді литиймен қаптау және аршу мүмкіндігін береді. Оның үстіне ол сутегі төмен концентрацияларда да тұрақты жұмыс істейді, бұл жоғары қысымды H₂ сақтауға тәуелділікті азайтады. Литий мен сутегі иондарының аккумулятор электролитінде қалай қозғалатынын түсіну үшін тығыздық функционалдық теориясы (DFT) модельдеулері сияқты есептеу модельдеу орындалды.
Li-H батареясының технологиясындағы бұл серпіліс жаңартылатын энергия желілерін, электр көліктерін және тіпті аэроғарыштық технологияларды қамтитын әлеуетті қолданбалары бар озық энергия сақтау шешімдері үшін жаңа мүмкіндіктер ұсынады. Кәдімгі никель-сутегі аккумуляторларымен салыстырғанда, Li-H жүйесі жақсартылған энергия тығыздығы мен тиімділігін қамтамасыз етеді, бұл оны келесі ұрпақтың қуатты сақтауына күшті үміткер етеді. Анодсыз нұсқасы неғұрлым үнемді және масштабталатын сутегі негізіндегі батареялардың негізін қалайды.
Қағаз сілтемесі:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Жазған: ЧЖЕН Цзыхун, өңдеген ВУ Юян)
Хабарлама уақыты: 12 наурыз 2025 ж