Usa ka research team nga gipangulohan ni Prof. CHEN Wei sa University of Science and Technology of China (USTC) mipaila sa bag-ong kemikal nga sistema sa baterya nga naggamit sa hydrogen gas isip anode. Ang pagtuon gimantala saAngewandte Chemie Internasyonal nga Edisyon.
Hydrogen (H2) nakakuha og pagtagad isip usa ka lig-on ug epektibo nga gasto sa renewable energy carrier tungod sa paborableng electrochemical properties niini. Bisan pa, ang tradisyonal nga hydrogen-based nga mga baterya sa panguna naggamit sa H2isip usa ka cathode, nga nagpugong sa ilang boltahe nga range ngadto sa 0.8-1.4 V ug naglimite sa ilang kinatibuk-ang kapasidad sa pagtipig sa enerhiya. Aron mabuntog ang limitasyon, ang research team misugyot og usa ka nobela nga pamaagi: paggamit sa H2ingon nga anode sa kamahinungdanon pagpalambo sa enerhiya Densidad ug nagtrabaho boltahe. Kung gipares sa lithium metal isip anode, ang baterya nagpakita sa talagsaon nga electrochemical performance.
Schematic sa Li−H nga baterya. (Hulagway ni USTC)
Gidisenyo sa mga tigdukiduki ang usa ka prototype nga Li-H nga sistema sa baterya, nga adunay usa ka lithium metal anode, usa ka platinum-coated gas diffusion layer nga nagsilbi nga hydrogen cathode, ug usa ka solid electrolyte (Li.1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, o LATP). Gitugotan sa kini nga pag-configure ang episyente nga transportasyon sa lithium ion samtang gipamubu ang dili gusto nga mga interaksyon sa kemikal. Pinaagi sa pagsulay, ang Li-H nga baterya nagpakita sa usa ka teoretikal nga densidad sa enerhiya nga 2825 Wh/kg, nga nagpadayon sa usa ka makanunayon nga boltahe sa palibot sa 3V. Dugang pa, nakab-ot niini ang usa ka talagsaon nga round-trip efficiency (RTE) nga 99.7%, nga nagpaila sa gamay nga pagkawala sa enerhiya sa panahon sa pag-charge ug pagdiskarga nga mga siklo, samtang nagpadayon ang dugay nga kalig-on.
Aron mapauswag pa ang gasto-efficiency, kaluwasan ug kayano sa paggama, ang team nakahimo og anode-free nga Li-H nga baterya nga nagwagtang sa panginahanglan alang sa pre-installed lithium metal. Hinuon, ang baterya nagdeposito sa lithium gikan sa lithium salts (LiH2PO4ug LiOH) sa electrolyte atol sa pag-charge. Ang bersyon nagpabilin sa mga bentaha sa standard nga Li-H nga baterya samtang nagpaila sa dugang nga mga benepisyo. Gitugotan niini ang episyente nga lithium plating ug paghubo nga adunay Coulombic efficiency (CE) nga 98.5%. Dugang pa, kini naglihok nga lig-on bisan sa ubos nga konsentrasyon sa hydrogen, nga nagpakunhod sa pagsalig sa taas nga presyur nga pagtipig sa H₂. Ang computational modeling, sama sa Density Functional Theory (DFT) simulations, gihimo aron masabtan kung giunsa paglihok ang lithium ug hydrogen ions sulod sa electrolyte sa baterya.
Kini nga kalampusan sa Li-H nga teknolohiya sa baterya nagpresentar sa bag-ong mga oportunidad alang sa mga advanced nga solusyon sa pagtipig sa enerhiya, nga adunay potensyal nga mga aplikasyon nga naglangkob sa renewable energy grids, electric vehicles, ug bisan ang aerospace technology. Kung itandi sa naandan nga nickel-hydrogen nga mga baterya, ang Li-H nga sistema naghatud sa gipaayo nga density sa enerhiya ug kahusayan, nga naghimo niini nga usa ka lig-on nga kandidato alang sa pagtipig sa kuryente sa sunod nga henerasyon. Ang anode-free nga bersyon nagbutang sa pundasyon alang sa mas epektibo nga gasto ug scalable nga hydrogen-based nga mga baterya.
Papel Link:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Gisulat ni ZHENG Zihong, Giedit ni WU Yuyang)
Oras sa pag-post: Mar-12-2025