యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ ఆఫ్ చైనా (USTC)లో ప్రొఫెసర్ చెన్ వీ నేతృత్వంలోని పరిశోధనా బృందం హైడ్రోజన్ వాయువును ఆనోడ్‌గా ఉపయోగించే కొత్త రసాయన బ్యాటరీ వ్యవస్థను ప్రవేశపెట్టింది. ఈ అధ్యయనంAngewandte Chemie అంతర్జాతీయ ఎడిషన్.
హైడ్రోజన్ (H2) దాని అనుకూలమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ లక్షణాల కారణంగా స్థిరమైన మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్న పునరుత్పాదక శక్తి వాహకంగా దృష్టిని ఆకర్షించింది. అయితే, సాంప్రదాయ హైడ్రోజన్ ఆధారిత బ్యాటరీలు ప్రధానంగా H ను ఉపయోగిస్తాయి2కాథోడ్‌గా, ఇది వాటి వోల్టేజ్ పరిధిని 0.8–1.4 Vకి పరిమితం చేస్తుంది మరియు వాటి మొత్తం శక్తి నిల్వ సామర్థ్యాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. పరిమితిని అధిగమించడానికి, పరిశోధన బృందం ఒక నవల విధానాన్ని ప్రతిపాదించింది: Hని ఉపయోగించడం2శక్తి సాంద్రత మరియు పని వోల్టేజ్‌ను గణనీయంగా పెంచడానికి ఆనోడ్‌గా. లిథియం లోహంతో యానోడ్‌గా జత చేసినప్పుడు, బ్యాటరీ అసాధారణమైన ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును ప్రదర్శించింది.
Li−H బ్యాటరీ యొక్క స్కీమాటిక్. (USTC ద్వారా చిత్రం)
పరిశోధకులు లిథియం మెటల్ ఆనోడ్, హైడ్రోజన్ కాథోడ్‌గా పనిచేసే ప్లాటినం-పూతతో కూడిన గ్యాస్ డిఫ్యూజన్ పొర మరియు ఘన ఎలక్ట్రోలైట్ (Li1.3Al0.3 समानिक समानी स्तुत्रTi1.7 ఐరన్(పి.ఒ.4)3, లేదా LATP). ఈ కాన్ఫిగరేషన్ అవాంఛనీయ రసాయన పరస్పర చర్యలను తగ్గించేటప్పుడు సమర్థవంతమైన లిథియం అయాన్ రవాణాను అనుమతిస్తుంది. పరీక్ష ద్వారా, Li-H బ్యాటరీ 2825 Wh/kg సైద్ధాంతిక శక్తి సాంద్రతను ప్రదర్శించింది, దాదాపు 3V స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను నిర్వహించింది. అదనంగా, ఇది 99.7% యొక్క అద్భుతమైన రౌండ్-ట్రిప్ సామర్థ్యాన్ని (RTE) సాధించింది, ఇది దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వాన్ని కొనసాగిస్తూ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జ్ చక్రాల సమయంలో కనిష్ట శక్తి నష్టాన్ని సూచిస్తుంది.
ఖర్చు-సమర్థత, భద్రత మరియు తయారీ సరళతను మరింత మెరుగుపరచడానికి, బృందం ముందుగా ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన లిథియం మెటల్ అవసరాన్ని తొలగించే యానోడ్-రహిత Li-H బ్యాటరీని అభివృద్ధి చేసింది. బదులుగా, బ్యాటరీ లిథియం లవణాల నుండి లిథియంను నిక్షిప్తం చేస్తుంది (LiH2PO4మరియు LiOH) ఛార్జింగ్ సమయంలో ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉంటాయి. ఈ వెర్షన్ అదనపు ప్రయోజనాలను పరిచయం చేస్తూ ప్రామాణిక Li-H బ్యాటరీ యొక్క ప్రయోజనాలను నిలుపుకుంటుంది. ఇది 98.5% కూలంబిక్ సామర్థ్యం (CE)తో సమర్థవంతమైన లిథియం ప్లేటింగ్ మరియు స్ట్రిప్పింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది. అంతేకాకుండా, ఇది తక్కువ హైడ్రోజన్ సాంద్రతల వద్ద కూడా స్థిరంగా పనిచేస్తుంది, అధిక-పీడన H₂ నిల్వపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది. బ్యాటరీ యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్‌లో లిథియం మరియు హైడ్రోజన్ అయాన్లు ఎలా కదులుతాయో అర్థం చేసుకోవడానికి డెన్సిటీ ఫంక్షనల్ థియరీ (DFT) అనుకరణల వంటి కంప్యూటేషనల్ మోడలింగ్‌ను ప్రదర్శించారు.
Li-H బ్యాటరీ టెక్నాలజీలో ఈ పురోగతి అధునాతన శక్తి నిల్వ పరిష్కారాలకు కొత్త అవకాశాలను అందిస్తుంది, పునరుత్పాదక ఇంధన గ్రిడ్‌లు, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు మరియు ఏరోస్పేస్ టెక్నాలజీలో కూడా సంభావ్య అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. సాంప్రదాయ నికెల్-హైడ్రోజన్ బ్యాటరీలతో పోలిస్తే, Li-H వ్యవస్థ మెరుగైన శక్తి సాంద్రత మరియు సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది, ఇది తదుపరి తరం విద్యుత్ నిల్వకు బలమైన అభ్యర్థిగా మారుతుంది. యానోడ్-రహిత వెర్షన్ మరింత ఖర్చుతో కూడుకున్న మరియు స్కేలబుల్ హైడ్రోజన్ ఆధారిత బ్యాటరీలకు పునాది వేస్తుంది.
పేపర్ లింక్:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(రచించినది జెంగ్ జిహోంగ్, డబ్ల్యూ యు యుయాంగ్ ఎడిట్ చేయబడింది)
పోస్ట్ సమయం: మార్చి-12-2025