Гурӯҳи тадқиқотӣ бо роҳбарии профессор CHEN Wei дар Донишгоҳи илм ва технологияи Чин (USTC) системаи нави батареяи кимиёвиро ҷорӣ кард, ки гази гидрогенро ҳамчун анод истифода мебарад. Тадқиқот дар нашрия нашр шудаастНашри байналмилалии Angewandte Chemie.
Гидроген (H2) ҳамчун як интиқолдиҳандаи барқароршавандаи энергияи устувор ва камхарҷ аз сабаби хосиятҳои мусоиди электрохимиявии худ таваҷҷӯҳ зоҳир кардааст. Аммо, батареяҳои анъанавии ба гидроген асосёфта пеш аз ҳама H2ҳамчун катод, ки доираи шиддати онҳоро то 0,8-1,4 В маҳдуд мекунад ва иқтидори умумии нигоҳдории энергияро маҳдуд мекунад. Барои бартараф кардани маҳдудият, гурӯҳи тадқиқотӣ як равиши навро пешниҳод кард: истифодаи H2ҳамчун анод барои ба таври назаррас баланд бардоштани зичии энергия ва шиддати корӣ. Вақте ки бо металли литий ҳамчун анод пайваст карда шуд, батарея кори истисноии электрохимиявиро нишон дод.
Схемати батареяи Li-H. (Тасвир аз USTC)
Муҳаққиқон як системаи прототипи батареяи Li-H-ро тарҳрезӣ карданд, ки дорои аноди металлии литий, қабати диффузияи гази платина, ки ҳамчун катоди гидроген хидмат мекунад ва электролитҳои сахт (Li) иборат аст.1.3Al0.3Ti1.7(ПО4)3, ё LATP). Ин конфигуратсия имкон медиҳад, ки интиқоли самараноки ионҳои литий ҳангоми кам кардани таъсири мутақобилаи кимиёвии номатлуб. Тавассути озмоиш, батареяи Li-H зичии назариявии энергияро 2825 Вт/кг нишон дод, ки шиддати устувори тақрибан 3V-ро нигоҳ медорад. Илова бар ин, он ба самаранокии назарраси гардиш (RTE) - 99,7% ноил гардид, ки талафоти ҳадди ақали энергияро ҳангоми давраҳои пуркунии барқ ва холӣ ҳангоми нигоҳ доштани устувории дарозмуддат нишон медиҳад.
Барои боз ҳам баланд бардоштани самаранокии хароҷот, бехатарӣ ва соддагии истеҳсолот, гурӯҳ батареяи Li-H-и бе анодро таҳия кард, ки ниёз ба металли литийи қаблан насбшударо аз байн мебарад. Ба ҷои ин, батарея литийро аз намаки литий (LiH2PO4ва LiOH) дар электролит хангоми пур кардан. Версия бартариҳои батареяи стандартии Li-H-ро нигоҳ медорад ва дар баробари ҷорӣ кардани манфиатҳои иловагӣ. Он имкон медиҳад, ки бо самаранокии кулонбӣ (CE) 98,5% пӯшонидани литий ва кандакорӣ карда шавад. Ғайр аз он, он ҳатто дар консентратсияи пасти гидроген устувор кор мекунад ва вобастагӣ ба нигоҳдории H₂-и фишори баландро коҳиш медиҳад. Моделсозии ҳисоббарорӣ, аз қабили назарияи функсионалии зичӣ (DFT) барои фаҳмидани он, ки чӣ гуна ионҳои литий ва гидроген дар дохили электролитҳои батарея ҳаракат мекунанд.
Ин пешрафт дар технологияи батареяи Li-H имкониятҳои навро барои ҳалли пешрафтаи нигоҳдории энергия бо барномаҳои эҳтимолӣ дар шабакаҳои барқароршавандаи энергия, мошинҳои барқӣ ва ҳатто технологияи аэрокосмосӣ фароҳам меорад. Дар муқоиса бо батареяҳои муқаррарии никел-ҳидрогенӣ, системаи Li-H зичии баланд ва самаранокии энергияро таъмин мекунад ва онро як номзади қавӣ барои нигоҳдории насли оянда месозад. Версияи бе анод барои батареяҳои нисбатан камхарҷ ва миқёспазир дар асоси гидроген асос мегузорад.
Истиноди коғазӣ:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Муаллиф ZHENG Zihong, Таҳрири ВУ Юян)
Вақти фиристодан: Март-12-2025