Esplorteamo gvidata de Profesoro CHEN Wei ĉe la Universitato de Scienco kaj Teknologio de Ĉinio (USTC) enkondukis novan kemian baterian sistemon, kiu uzas hidrogenan gason kiel anodon. La studo estis publikigita en laAngewandte Chemie Internacia Eldono.
Hidrogeno (H2) gajnis atenton kiel stabila kaj kostefika renovigebla energia portanto pro siaj favoraj elektrokemiaj ecoj. Tamen, tradiciaj hidrogen-bazitaj baterioj ĉefe uzas H2kiel katodo, kiu limigas ilian tensiintervalon al 0,8–1,4 V kaj limigas ilian totalan energian stokan kapaciton. Por superi la limigon, la esplorteamo proponis novan aliron: uzi H2kiel la anodo por signife plibonigi energidensecon kaj funkcian tension. Kiam parigita kun litio-metalo kiel la anodo, la baterio montris esceptan elektrokemian rendimenton.
Skemo de la Li−H-baterio. (Bildo de USTC)
La esploristoj desegnis prototipan Li-H-bateriosistemon, kiu inkluzivas litian metalan anodon, platen-kovritan gasan difuzan tavolon servantan kiel hidrogena katodo, kaj solidan elektroliton (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, aŭ LATP). Ĉi tiu konfiguracio permesas efikan transporton de litiaj jonoj, minimumigante nedeziratajn kemiajn interagojn. Per testado, la Li-H-baterio montris teorian energidensecon de 2825 Wh/kg, konservante konstantan tension de ĉirkaŭ 3V. Krome, ĝi atingis rimarkindan tien-reen-efikecon (RTE) de 99.7%, indikante minimuman energiperdon dum ŝargaj kaj malŝargaj cikloj, konservante longdaŭran stabilecon.
Por plu plibonigi kostefikecon, sekurecon kaj simplecon de fabrikado, la teamo evoluigis anod-liberan Li-H-baterion, kiu forigas la bezonon de antaŭinstalita litio-metalo. Anstataŭe, la baterio deponas lition el litiaj saloj (LiH2PO4kaj LiOH) en la elektrolito dum ŝargado. La versio retenas la avantaĝojn de la norma Li-H-baterio, samtempe enkondukante pliajn avantaĝojn. Ĝi ebligas efikan litian tegaĵon kaj forigon kun kulomba efikeco (CE) de 98.5%. Krome, ĝi funkcias stabile eĉ ĉe malaltaj hidrogenkoncentriĝoj, reduktante dependecon de altprema H₂-stokado. Komputa modelado, kiel ekzemple simuladoj de Denseco-Funkcia Teorio (DFT), estis efektivigita por kompreni kiel litiaj kaj hidrogenaj jonoj moviĝas ene de la elektrolito de la baterio.
Ĉi tiu sukceso en la teknologio de litio-hidrogenaj baterioj prezentas novajn ŝancojn por progresintaj energiaj stokaj solvoj, kun eblaj aplikoj ampleksantaj renovigeblajn energiajn retojn, elektrajn veturilojn kaj eĉ aerspacan teknologion. Kompare kun konvenciaj nikel-hidrogenaj baterioj, la litio-hidrogenaj sistemoj liveras plibonigitan energidensecon kaj efikecon, igante ĝin forta kandidato por la sekva generacio de energia stokado. La anoda versio metas la fundamenton por pli kostefikaj kaj skaleblaj hidrogen-bazitaj baterioj.
Papera Ligilo:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Verkita de ZHENG Zihong, Redaktita de WU Yuyang)
Afiŝtempo: 12-a de marto 2025