Չինաստանի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի (USTC) պրոֆեսոր Չեն Վեյի գլխավորած հետազոտական խումբը ներկայացրել է նոր քիմիական մարտկոցային համակարգ, որն օգտագործում է ջրածնային գազը որպես անոդ: Ուսումնասիրությունը հրապարակվել է...Angewandte Chemie միջազգային հրատարակություն.
Ջրածին (H2) ուշադրության է արժանացել որպես կայուն և ծախսարդյունավետ վերականգնվող էներգիայի կրիչ՝ իր բարենպաստ էլեկտրաքիմիական հատկությունների շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, ավանդական ջրածնային մարտկոցները հիմնականում օգտագործում են H2որպես կաթոդ, որը սահմանափակում է դրանց լարման տիրույթը մինչև 0.8–1.4 Վ և սահմանափակում է դրանց ընդհանուր էներգիայի կուտակման հզորությունը: Սահմանափակումը հաղթահարելու համար հետազոտական խումբը առաջարկել է նոր մոտեցում՝ օգտագործելով H2որպես անոդ՝ զգալիորեն բարձրացնելով էներգիայի խտությունը և աշխատանքային լարումը: Երբ լիթիումի մետաղի հետ զուգակցվում էր որպես անոդ, մարտկոցը ցուցաբերում էր բացառիկ էլեկտրաքիմիական կատարողականություն:
Li-H մարտկոցի սխեմատիկ պատկերը։ (Նկարը՝ USTC-ի)
Հետազոտողները նախագծել են Li-H մարտկոցի նախատիպային համակարգ, որը ներառում է լիթիում-մետաղական անոդ, պլատինե պատված գազային դիֆուզիոն շերտ, որը ծառայում է որպես ջրածնի կաթոդ, և պինդ էլեկտրոլիտ (Li1.3Al0.3Ti1.7(Գործարքի պատվեր4)3, կամ LATP): Այս կոնֆիգուրացիան թույլ է տալիս լիթիումի իոնների արդյունավետ փոխադրում՝ նվազագույնի հասցնելով անցանկալի քիմիական փոխազդեցությունները: Փորձարկումների միջոցով Li-H մարտկոցը ցույց տվեց 2825 Վտժ/կգ տեսական էներգիայի խտություն՝ պահպանելով մոտ 3 Վ կայուն լարում: Բացի այդ, այն հասավ 99.7% ուշագրավ երկկողմանի արդյունավետության (RTE), ինչը ցույց է տալիս լիցքավորման և լիցքաթափման ցիկլերի ընթացքում էներգիայի նվազագույն կորուստ՝ պահպանելով երկարաժամկետ կայունությունը:
Ծախսարդյունավետությունը, անվտանգությունը և արտադրության պարզությունը հետագայում բարելավելու համար թիմը մշակել է անոդ չպարունակող լիթիում-հիդրավլիկ մարտկոց, որը վերացնում է նախապես տեղադրված լիթիումային մետաղի անհրաժեշտությունը: Դրա փոխարեն, մարտկոցը լիթիումը կուտակում է լիթիումի աղերից (LiH2PO4և LiOH) էլեկտրոլիտի մեջ լիցքավորման ընթացքում: Այս տարբերակը պահպանում է ստանդարտ Li-H մարտկոցի առավելությունները՝ միաժամանակ ներմուծելով լրացուցիչ առավելություններ: Այն հնարավորություն է տալիս արդյունավետ լիթիումային ծածկույթապատում և շերտազատում՝ 98.5% կուլոնյան արդյունավետությամբ (CE): Ավելին, այն կայուն է գործում նույնիսկ ցածր ջրածնի կոնցենտրացիաների դեպքում՝ նվազեցնելով բարձր ճնշման H₂ պահեստավորման վրա կախվածությունը: Հաշվողական մոդելավորում, ինչպիսիք են խտության ֆունկցիոնալ տեսության (DFT) սիմուլյացիաները, իրականացվել են՝ հասկանալու համար, թե ինչպես են լիթիումի և ջրածնի իոնները շարժվում մարտկոցի էլեկտրոլիտի ներսում:
Li-H մարտկոցների տեխնոլոգիայի այս առաջընթացը նոր հնարավորություններ է ընձեռում էներգիայի կուտակման առաջադեմ լուծումների համար, որոնց պոտենցիալ կիրառությունները ընդգրկում են վերականգնվող էներգիայի ցանցերը, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները և նույնիսկ ավիատիեզերական տեխնոլոգիաները: Համեմատած ավանդական նիկել-ջրածնային մարտկոցների հետ, Li-H համակարգը ապահովում է բարձրացված էներգիայի խտություն և արդյունավետություն, ինչը այն դարձնում է հաջորդ սերնդի էներգիայի կուտակման հզոր թեկնածու: Անոդային տարբերակը հիմք է դնում ավելի մատչելի և մասշտաբային ջրածնային մարտկոցների համար:
Թղթի հղում՝https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Գրված է ZHENG Zihong-ի կողմից, Խմբագրվել է WU Yuyang-ի կողմից)
Հրապարակման ժամանակը. Մարտ-12-2025