USTC Ngembangkeun-Kinerja Luhur Rechargeable Batré Gas Litium-hidrogén

Tim peneliti anu dipingpin ku Prof. CHEN Wei di Universitas Sains jeung Téknologi Cina (USTC) geus ngawanohkeun sistem batré kimiawi anyar nu ngagunakeun gas hidrogén salaku anoda. Ulikan ieu diterbitkeun dinaAngewandte Chemie Édisi Internasional.

Hidrogen (H₂) geus meunang perhatian salaku pamawa énergi renewable stabil sarta ongkos-éféktif alatan sipat éléktrokimia nguntungkeun. Sanajan kitu, accu basis hidrogén tradisional utamana ngagunakeun H₂salaku katoda, nu ngawatesan rentang tegangan maranéhna pikeun 0,8-1,4 V sarta ngawatesan kapasitas neundeun énergi sakabéh maranéhanana. Pikeun ngungkulan éta watesan, tim panalungtik ngusulkeun pendekatan novel: ngamangpaatkeun H₂salaku anoda pikeun sacara signifikan ningkatkeun dénsitas énergi sareng tegangan kerja. Nalika dipasangkeun sareng logam litium salaku anoda, batréna nunjukkeun prestasi éléktrokimia anu luar biasa.

Skématik batré Li−H. (Gambar ku USTC)

Para panalungtik mendesain prototipe sistem batré Li-H, ngasupkeun anoda logam litium, lapisan difusi gas nu dilapis platina nu jadi katoda hidrogén, jeung éléktrolit padet (Li)._1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃, atanapi LATP). Konfigurasi ieu ngamungkinkeun angkutan ion litium efisien bari ngaminimalkeun interaksi kimiawi nu teu dipikahayang. Ngaliwatan tés, batré Li-H nunjukkeun kapadetan énergi téoritis 2825 Wh/kg, ngajaga tegangan ajeg sakitar 3V. Sajaba ti éta, éta ngahontal efisiensi round-trip (RTE) anu luar biasa tina 99,7%, nunjukkeun leungitna énergi minimal salami siklus ngecas sareng ngecas, bari ngajaga stabilitas jangka panjang.

Pikeun ningkatkeun efisiensi biaya, kaamanan sareng kesederhanaan manufaktur, tim ngembangkeun batré Li-H anoda bébas anu ngaleungitkeun kabutuhan logam litium anu tos dipasang. Gantina, batréna nyimpen litium tina uyah litium (LiH₂PO₄jeung LiOH) dina éléktrolit nalika ngecas. Versi nahan kaunggulan tina batré Li-H standar bari ngenalkeun kauntungan tambahan. Éta ngamungkinkeun palapis litium anu éfisién sareng panyabutan kalayan efisiensi Coulombic (CE) 98,5%. Leuwih ti éta, éta beroperasi stably sanajan dina konsentrasi hidrogén low, ngurangan reliance on tekanan tinggi H₂ gudang. Pemodelan komputasi, sapertos simulasi Density Functional Theory (DFT), dilakukeun pikeun ngartos kumaha litium sareng ion hidrogén gerak dina éléktrolit batré.

Terobosan ieu dina téknologi batré Li-H nampilkeun kasempetan anyar pikeun solusi panyimpen énérgi canggih, kalayan aplikasi poténsial ngalangkungan grid énergi anu tiasa dianyari, kendaraan listrik, bahkan téknologi aerospace. Dibandingkeun sareng batré nikel-hidrogén konvensional, sistem Li-H nyayogikeun dénsitas sareng efisiensi énergi anu ditingkatkeun, ngajantenkeun éta calon anu kuat pikeun neundeun kakuatan generasi salajengna. Versi bébas anoda nempatkeun pondasi pikeun batré basis hidrogén anu langkung murah sareng skalabel.

Patalina kertas:https://doi.org/10.1002/ange.202419663

(Ditulis ku ZHENG Zihong, Diédit ku WU Yuyang)