Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн (USTC) профессор ЧЭН Вэй тэргүүтэй судалгааны баг устөрөгчийн хийг анод болгон ашигладаг шинэ химийн батерейны системийг нэвтрүүлжээ. Судалгааг сэтгүүлд нийтлэвAngewandte Chemie олон улсын хэвлэл.
Устөрөгч (H2) нь эерэг цахилгаан химийн шинж чанараараа тогтвортой, хэмнэлттэй сэргээгдэх эрчим хүчний тээвэрлэгч гэдгээрээ олны анхаарлыг татсан. Гэсэн хэдий ч уламжлалт устөрөгч дээр суурилсан батерейнууд нь голчлон H2катодын хувьд тэдгээрийн хүчдэлийн хүрээг 0.8-1.4 В хүртэл хязгаарлаж, нийт эрчим хүч хадгалах багтаамжийг хязгаарладаг. Хязгаарлагдмал байдлыг даван туулахын тулд судалгааны баг шинэ аргыг санал болгов: H2эрчим хүчний нягтрал болон ажлын хүчдэлийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхийн тулд анодын хувьд. Анод болгон литийн металлыг хослуулсан тохиолдолд батерей нь онцгой цахилгаан химийн гүйцэтгэлийг харуулсан.
Li-H батерейны бүдүүвч. (Зураг USTC)
Судлаачид литийн металл анод, устөрөгчийн катодын үүрэг гүйцэтгэдэг цагаан алтаар бүрсэн хийн диффузийн давхарга, хатуу электролит (Li1.3Al0.3Ti1.7(ПО4)3, эсвэл LATP). Энэхүү тохиргоо нь литийн ионыг үр ашигтай тээвэрлэх боломжийг олгож, химийн хүсээгүй харилцан үйлчлэлийг багасгах боломжийг олгодог. Туршилтаар Li-H батерей нь онолын хувьд 2825 Вт/кг эрчим хүчний нягтралыг харуулж, 3V орчим тогтвортой хүчдэлийг хадгалсан. Нэмж дурдахад, энэ нь 99.7% -ийн гайхалтай эргэлтийн үр ашгийг (RTE) олж авсан нь цэнэглэх болон цэнэглэх мөчлөгийн үед эрчим хүчний алдагдлыг хамгийн бага харуулж, урт хугацааны тогтвортой байдлыг хадгалсан.
Зардлын хэмнэлт, аюулгүй байдал, үйлдвэрлэлийн хялбар байдлыг сайжруулахын тулд баг нь анодгүй Li-H батерейг бүтээсэн бөгөөд энэ нь урьдчилан суурилуулсан лити металлын хэрэгцээг арилгасан. Үүний оронд батерей нь литийн давснаас литийг хуримтлуулдаг (LiH2PO4ба LiOH) цэнэглэх үед электролит дахь . Энэхүү хувилбар нь стандарт Li-H батерейны давуу талыг хадгалж, нэмэлт давуу талыг нэвтрүүлсэн. Энэ нь 98.5% -ийн Куломын үр ашиг (CE) бүхий үр ашигтай литийн бүрэх, хөрс хуулалт хийх боломжийг олгодог. Түүнчлэн устөрөгчийн бага концентрацид ч тогтвортой ажиллаж, өндөр даралтын H₂ агуулахаас хамааралгүй болно. Лити ба устөрөгчийн ионууд батерейны электролит дотор хэрхэн хөдөлж байгааг ойлгохын тулд нягтралын функциональ онол (DFT) гэх мэт тооцооллын загварчлалыг хийсэн.
Li-H батерейны технологийн энэхүү нээлт нь сэргээгдэх эрчим хүчний сүлжээ, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, тэр ч байтугай сансар огторгуйн технологийг хамарсан боломжит хэрэглээ бүхий эрчим хүч хадгалах дэвшилтэт шийдлүүдийн шинэ боломжийг нээж өгч байна. Ердийн никель-устөрөгчийн батерейтай харьцуулахад Li-H систем нь эрчим хүчний нягтрал, үр ашгийг дээшлүүлж, дараагийн үеийн цахилгаан эрчим хүчийг хадгалахад хүчтэй нэр дэвшигч болгодог. Анодгүй хувилбар нь илүү хэмнэлттэй, өргөтгөх боломжтой устөрөгч дээр суурилсан батерейны суурийг тавьдаг.
Цаасан холбоос:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(ЖЭНГ Зихун бичсэн, Ву Юян найруулсан)
Шуудангийн цаг: 2025 оны 3-р сарын 12