Isang research team na pinamumunuan ni Prof. CHEN Wei sa University of Science and Technology of China (USTC) ang nagpakilala ng bagong kemikal na sistema ng baterya na gumagamit ng hydrogen gas bilang anode. Ang pag-aaral ay nai-publish saAngewandte Chemie International Edition.
Hydrogen (H2) ay nakakuha ng pansin bilang isang matatag at cost-effective na renewable energy carrier dahil sa mga paborableng electrochemical properties nito. Gayunpaman, ang mga tradisyonal na bateryang nakabatay sa hydrogen ay pangunahing gumagamit ng H2bilang isang cathode, na naglilimita sa kanilang hanay ng boltahe sa 0.8–1.4 V at nililimitahan ang kanilang kabuuang kapasidad sa pag-iimbak ng enerhiya. Upang malampasan ang limitasyon, iminungkahi ng pangkat ng pananaliksik ang isang nobelang diskarte: paggamit ng H2bilang ang anode upang makabuluhang mapahusay ang density ng enerhiya at gumaganang boltahe. Kapag ipinares sa lithium metal bilang anode, ang baterya ay nagpakita ng pambihirang pagganap ng electrochemical.
Schematic ng Li−H na baterya. (Larawan ni USTC)
Ang mga mananaliksik ay nagdisenyo ng isang prototype na Li-H na sistema ng baterya, na may kasamang lithium metal anode, isang platinum-coated gas diffusion layer na nagsisilbing hydrogen cathode, at isang solid electrolyte (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, o LATP). Ang pagsasaayos na ito ay nagbibigay-daan sa mahusay na transportasyon ng lithium ion habang pinapaliit ang mga hindi gustong pakikipag-ugnayang kemikal. Sa pamamagitan ng pagsubok, ang Li-H na baterya ay nagpakita ng teoretikal na density ng enerhiya na 2825 Wh/kg, na nagpapanatili ng matatag na boltahe sa paligid ng 3V. Bukod pa rito, nakamit nito ang isang kahanga-hangang round-trip na kahusayan (RTE) na 99.7%, na nagpapahiwatig ng kaunting pagkawala ng enerhiya sa panahon ng pag-charge at pag-discharge, habang pinapanatili ang pangmatagalang katatagan.
Upang higit pang pagbutihin ang cost-efficiency, kaligtasan at pagiging simple ng pagmamanupaktura, bumuo ang team ng anode-free Li-H na baterya na nag-aalis ng pangangailangan para sa pre-installed na lithium metal. Sa halip, ang baterya ay nagdeposito ng lithium mula sa mga lithium salts (LiH2PO4at LiOH) sa electrolyte habang nagcha-charge. Ang bersyon ay nagpapanatili ng mga pakinabang ng karaniwang Li-H na baterya habang nagpapakilala ng mga karagdagang benepisyo. Nagbibigay-daan ito sa mahusay na lithium plating at stripping na may Coulombic efficiency (CE) na 98.5%. Bukod dito, ito ay gumagana nang matatag kahit na sa mababang konsentrasyon ng hydrogen, na binabawasan ang pag-asa sa mataas na presyon ng H₂ na imbakan. Ang computational modeling, gaya ng Density Functional Theory (DFT) simulation, ay isinagawa upang maunawaan kung paano gumagalaw ang lithium at hydrogen ions sa loob ng electrolyte ng baterya.
Ang tagumpay na ito sa teknolohiya ng baterya ng Li-H ay nagpapakita ng mga bagong pagkakataon para sa mga advanced na solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya, na may mga potensyal na aplikasyon na sumasaklaw sa mga renewable energy grids, mga de-koryenteng sasakyan, at maging sa teknolohiya ng aerospace. Kung ikukumpara sa mga maginoo na nickel-hydrogen na baterya, ang Li-H system ay naghahatid ng pinahusay na densidad at kahusayan ng enerhiya, na ginagawa itong isang malakas na kandidato para sa susunod na henerasyong imbakan ng kuryente. Ang bersyon na walang anode ay naglalagay ng pundasyon para sa mas cost-effective at scalable na hydrogen-based na mga baterya.
Link ng Papel:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Isinulat ni ZHENG Zihong, Inedit ni WU Yuyang)
Oras ng post: Mar-12-2025