USTC ከፍተኛ አፈጻጸም የሚሞሉ ሊቲየም-ሃይድሮጅን ጋዝ ባትሪዎችን ያዘጋጃል

በቻይና ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ዩኒቨርሲቲ በፕሮፌሰር ቼን ዌይ የሚመራ የምርምር ቡድን ሃይድሮጂን ጋዝን እንደ አኖድ የሚጠቀም አዲስ የኬሚካል ባትሪ ስርዓት አስተዋውቋል። ጥናቱ የታተመው እ.ኤ.አAngewandte Chemie ኢንተርናሽናል እትም.

ሃይድሮጂን (ኤች₂) በተመጣጣኝ የኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህሪያት ምክንያት የተረጋጋ እና ወጪ ቆጣቢ ታዳሽ ኃይል ማጓጓዣ ትኩረት አግኝቷል. ነገር ግን፣ ባህላዊ ሃይድሮጂን-ተኮር ባትሪዎች በዋነኝነት የሚጠቀሙት H₂እንደ ካቶድ, የቮልቴጅ ርዝመታቸውን ወደ 0.8-1.4 ቮ የሚገድበው እና አጠቃላይ የኃይል ማጠራቀሚያ አቅማቸውን ይገድባል. ውስንነቱን ለማሸነፍ የምርምር ቡድኑ አዲስ አቀራረብን አቅርቧል፡ ኤች₂የኢነርጂ ጥንካሬን እና የስራ ቮልቴጅን በከፍተኛ ሁኔታ ለማሳደግ እንደ አኖድ. እንደ አኖድ ከሊቲየም ብረት ጋር ሲጣመር ባትሪው ልዩ የሆነ የኤሌክትሮኬሚካል አፈጻጸም አሳይቷል።

የ Li-H ባትሪ ንድፍ. (ምስል በUSTC)

ተመራማሪዎቹ የሊቲየም ብረታማ አኖድ፣ የፕላቲኒየም ሽፋን ያለው የጋዝ ስርጭት ንብርብር እንደ ሃይድሮጂን ካቶድ እና ጠንካራ ኤሌክትሮላይት (ሊ) በማካተት የሊ-ኤች ባትሪ ስርዓትን ፕሮቶታይፕ ቀርፀዋል።_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ወይም LATP)። ይህ ውቅረት ያልተፈለገ ኬሚካላዊ መስተጋብር እየቀነሰ ቀልጣፋ የሊቲየም ion ማጓጓዝ ያስችላል። በሙከራ፣ የሊ-ኤች ባትሪ የ2825 Wh/kg የንድፈ ሃሳባዊ ሃይል ጥግግት አሳይቷል፣ ቋሚ የቮልቴጅ መጠን ወደ 3V አካባቢ ይጠብቃል። በተጨማሪም፣ የረዥም ጊዜ መረጋጋትን በማስጠበቅ በ 99.7% አስደናቂ የጉዞ ቅልጥፍና (RTE) አስመዝግቧል።

የዋጋ ቆጣቢነትን፣ ደህንነትን እና የማምረቻን ቀላልነትን የበለጠ ለማሻሻል ቡድኑ ከአኖድ-ነጻ Li-H ባትሪ ሰራ ይህም አስቀድሞ የተገጠመ የሊቲየም ብረትን አስፈላጊነት ያስወግዳል። በምትኩ፣ ባትሪው ሊቲየምን ከሊቲየም ጨዎችን ያስቀምጣል (LiH₂PO₄እና LiOH) በሚሞላበት ጊዜ ኤሌክትሮላይት ውስጥ. ስሪቱ ተጨማሪ ጥቅማጥቅሞችን ሲያስተዋውቅ የመደበኛውን የ Li-H ባትሪ ጥቅሞችን ይይዛል። በ 98.5% በ Coulombic ቅልጥፍና (CE) ቀልጣፋ የሊቲየም ንጣፍ እና ማራገፍን ያስችላል። በተጨማሪም ፣ በዝቅተኛ የሃይድሮጂን ክምችት ውስጥ እንኳን በተረጋጋ ሁኔታ ይሰራል ፣ ይህም በከፍተኛ-ግፊት H₂ ማከማቻ ላይ ጥገኛነትን ይቀንሳል። እንደ density Functional Theory (DFT) ማስመሰያዎች ያሉ የስሌት ሞዴሊንግ ሊቲየም እና ሃይድሮጂን ions በባትሪው ኤሌክትሮላይት ውስጥ እንዴት እንደሚንቀሳቀሱ ለመረዳት ተደርገዋል።

ይህ የ Li-H ባትሪ ቴክኖሎጂ ግኝት ለላቁ የኢነርጂ ማከማቻ መፍትሄዎች አዳዲስ እድሎችን ያቀርባል፣ እምቅ አፕሊኬሽኖች ታዳሽ የኃይል መረቦችን፣ የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎችን እና የኤሮስፔስ ቴክኖሎጂን ጨምሮ። ከተለመዱት የኒኬል-ሃይድሮጂን ባትሪዎች ጋር ሲነፃፀር የሊ-ኤች ስርዓት የተሻሻለ የኢነርጂ ጥንካሬን እና ቅልጥፍናን ያቀርባል, ይህም ለቀጣይ ትውልድ የኃይል ማጠራቀሚያ ጠንካራ እጩ ያደርገዋል. ከአኖድ-ነጻው እትም የበለጠ ወጪ ቆጣቢ እና ሊሰፋ የሚችል ሃይድሮጂን-ተኮር ባትሪዎችን መሠረት ይጥላል።

የወረቀት ማገናኛ፡https://doi.org/10.1002/ange.202419663

(በዜንግ ዚሆንግ የተጻፈ፣ በ WU Yuyang የተስተካከለ)