Истраживачки тим који предводи проф. Чен Веи са Универзитета за науку и технологију Кине (USTC) представио је нови систем хемијских батерија који користи водоник као аноду. Студија је објављена у часописуАнгевандте Цхемие Интернатионал Едитион.
Водоник (H2) је привукао пажњу као стабилан и исплатив носач обновљиве енергије због својих повољних електрохемијских својстава. Међутим, традиционалне батерије на бази водоника првенствено користе H2као катоду, што ограничава њихов опсег напона на 0,8–1,4 V и ограничава њихов укупни капацитет складиштења енергије. Да би превазишли ово ограничење, истраживачки тим је предложио нови приступ: коришћење H2као аноду да би се значајно повећала густина енергије и радни напон. Када је упарена са литијумским металом као анодом, батерија је показала изузетне електрохемијске перформансе.
Шема Li−H батерије. (Слика: USTC)
Истраживачи су дизајнирали прототип Ли-Х батеријског система, који укључује литијумску металну аноду, слој гасне дифузије обложен платином који служи као водонична катода, и чврсти електролит (Ли1.3Al0,3Ti1,7(ПО4)3, или LATP). Ова конфигурација омогућава ефикасан транспорт литијумских јона уз минимизирање нежељених хемијских интеракција. Тестирањем, Li-H батерија је показала теоријску густину енергије од 2825 Wh/kg, одржавајући стабилан напон од око 3 V. Поред тога, постигла је изванредну ефикасност пуњења и пражњења (RTE) од 99,7%, што указује на минималан губитак енергије током циклуса пуњења и пражњења, уз одржавање дугорочне стабилности.
Да би додатно побољшали исплативост, безбедност и једноставност производње, тим је развио Li-H батерију без аноде која елиминише потребу за претходно инсталираним литијумским металом. Уместо тога, батерија таложи литијум из литијумових соли (LiH2PO4и LiOH) у електролиту током пуњења. Верзија задржава предности стандардне Li-H батерије, а истовремено уводи додатне погодности. Омогућава ефикасно наношење и скидање литијума са Кулоновом ефикасношћу (CE) од 98,5%. Штавише, стабилно ради чак и при ниским концентрацијама водоника, смањујући ослањање на складиштење H₂ под високим притиском. Рачунарско моделирање, као што су симулације теорије функционала густине (DFT), извршено је како би се разумело како се јони литијума и водоника крећу унутар електролита батерије.
Овај пробој у технологији Li-H батерија представља нове могућности за напредна решења за складиштење енергије, са потенцијалним применама које обухватају мреже обновљивих извора енергије, електрична возила, па чак и ваздухопловну технологију. У поређењу са конвенционалним никл-водоничним батеријама, Li-H систем пружа побољшану густину енергије и ефикасност, што га чини јаким кандидатом за складиштење енергије следеће генерације. Верзија без аноде поставља темеље за исплативије и скалабилније батерије на бази водоника.
Линк за папир:хттпс://дои.орг/10.1002/анге.202419663
(Написао ЗХЕНГ Зихонг, уредио ВУ Иуианг)
Време објаве: 12. март 2025.