Кытайдын Илим жана технология университетинин (USTC) профессору ЧЕН Вэй жетектеген изилдөө тобу суутек газын анод катары колдонгон жаңы химиялык батарея системасын киргизди. Изилдөө журналында жарыяланганAngewandte Chemie эл аралык басылышы.
Суутек (H2) жагымдуу электрохимиялык касиеттеринен улам туруктуу жана үнөмдүү кайра жаралуучу энергияны алып жүрүүчү катары көңүл бурган. Бирок, салттуу суутек негизделген аккумуляторлор, биринчи кезекте, H2катод катары, алардын чыңалуу диапазонуна 0,8–1,4 В чейин чектейт жана алардын жалпы энергияны сактоо мүмкүнчүлүгүн чектейт. Чектөөлөрдү жеңүү үчүн, изилдөө тобу жаңы ыкманы сунуштады: H2энергиянын тыгыздыгын жана жумушчу чыңалууну олуттуу жогорулатуу үчүн анод катары. Анод катары литий металл менен жупташканда, батарея өзгөчө электрохимиялык көрсөткүчтөрдү көрсөттү.
Li-H батареясынын схемасы. (USTC сүрөтү)
Окумуштуулар литий металл анодун, суутек катоду катары кызмат кылган платина менен капталган газ диффузиялык катмарын жана катуу электролитти (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, же LATP). Бул конфигурация литий иондорун эффективдүү ташууга мүмкүндүк берет, ошол эле учурда керексиз химиялык өз ара аракеттенүүнү азайтат. Сыноо аркылуу Li-H батарейкасы 2825 Вт/кг теориялык энергия тыгыздыгын көрсөтүп, 3V тегерегинде туруктуу чыңалууну сактады. Кошумчалай кетсек, ал узак мөөнөттүү туруктуулукту сактоо менен кубаттоо жана разряддоо циклдеринде энергиянын минималдуу жоготуусун көрсөтүп, 99,7% га барабар жүрүү эффективдүүлүгүнө (RTE) жетишти.
Эффективдүүлүктү, коопсуздукту жана өндүрүштүн жөнөкөйлүгүн андан ары жакшыртуу үчүн команда алдын ала орнотулган литий металлына болгон муктаждыкты жок кылган анодсуз Li-H батареясын иштеп чыкты. Анын ордуна, аккумулятор литийди литий туздарынан (LiH2PO4жана LiOH) заряддоо учурунда электролитте. Кошумча артыкчылыктарды киргизүү менен бирге версия стандарттык Li-H батареясынын артыкчылыктарын сактап калат. Бул кулондук эффективдүүлүк (CE) 98,5% менен литийди эффективдүү каптоого жана тазалоого мүмкүндүк берет. Мындан тышкары, ал суутектин аз концентрацияларында да туруктуу иштейт, бул жогорку басымдагы H₂ сактоого болгон көз карандылыкты азайтат. Литий жана суутек иондору батарейканын электролитинин ичинде кандайча кыймылдаарын түшүнүү үчүн тыгыздык функционалдык теориясы (DFT) сыяктуу эсептөө моделдөөлөрү аткарылган.
Li-H батареясынын технологиясындагы бул ачылыш энергияны сактоонун алдыңкы чечимдери үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү сунуштайт, потенциалдуу тиркемелер кайра жаралуучу энергия тармактарын, электр унааларын жана ал тургай аэрокосмостук технологияларды камтыйт. Кадимки никель-водород батарейкаларына салыштырмалуу, Li-H системасы энергиянын тыгыздыгын жана эффективдүүлүгүн жогорулатып, аны кийинки муундагы энергияны сактоо үчүн күчтүү талапкер кылат. Анодсуз версия үнөмдүү жана масштабдуу суутек негизиндеги батарейкалардын пайдубалын түзөт.
Кагаз шилтемеси:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(ЖЕНГ Цзыхонг тарабынан жазылган, ВУ Юян тарабынан редакцияланган)
Посттун убактысы: Мар-12-2025