Txinako Zientzia eta Teknologia Unibertsitateko (USTC) CHEN Wei irakasleak zuzendutako ikerketa-talde batek hidrogeno gasa anodo gisa erabiltzen duen bateria kimiko sistema berri bat aurkeztu du. Ikerketa aldizkarian argitaratu da.Angewandte Chemie Nazioarteko Edizioa.
Hidrogenoa (H2) energia berriztagarrien garraiatzaile egonkor eta kostu-eraginkor gisa arreta bereganatu du bere propietate elektrokimiko onak direla eta. Hala ere, hidrogenoan oinarritutako bateria tradizionalek batez ere H2katodo gisa, eta horrek haien tentsio-tartea 0,8-1,4 V-ra mugatzen du eta haien energia biltegiratzeko ahalmen orokorra mugatzen du. Muga hori gainditzeko, ikerketa-taldeak ikuspegi berritzaile bat proposatu zuen: H erabiltzea2anodo gisa energia-dentsitatea eta funtzionamendu-tentsioa nabarmen hobetzeko. Litio metalarekin anodo gisa konbinatuta, bateriak errendimendu elektrokimiko bikaina erakutsi zuen.
Li−H bateriaren eskema. (USTCren irudia)
Ikertzaileek Li-H bateria-sistema prototipo bat diseinatu zuten, litio metalezko anodo bat, hidrogeno-katodo gisa balio duen platinoz estalitako gas-difusio geruza bat eta elektrolito solido bat (Li) barne hartzen zituena.1.3Al0,3Ti1.7(PO)4)3, edo LATP). Konfigurazio honek litio ioien garraio eraginkorra ahalbidetzen du, nahi ez diren elkarrekintza kimikoak minimizatuz. Proben bidez, Li-H bateriak 2825 Wh/kg-ko energia-dentsitate teorikoa erakutsi zuen, 3V inguruko tentsio egonkorra mantenduz. Horrez gain, % 99,7ko joan-etorriko eraginkortasun (RTE) bikaina lortu zuen, kargatzeko eta deskargatzeko zikloetan energia-galera minimoa adieraziz, epe luzeko egonkortasuna mantenduz.
Kostu-eraginkortasuna, segurtasuna eta fabrikazio-sinpletasuna are gehiago hobetzeko, taldeak anodorik gabeko Li-H bateria bat garatu zuen, aldez aurretik instalatutako litio metalaren beharra ezabatzen duena. Horren ordez, bateriak litioa litio-gatzetatik (LiH2PO4eta LiOH) elektrolitoan kargatzen ari den bitartean. Bertsio honek Li-H bateria estandarraren abantailak mantentzen ditu, baina onura gehigarriak eskaintzen ditu. Litioaren plakatze eta biluzketa eraginkorra ahalbidetzen du. % 98,5eko Coulomb-eko eraginkortasunarekin (CE), gainera, modu egonkorrean funtzionatzen du hidrogeno kontzentrazio baxuetan ere, H₂ biltegiratzearen mendekotasuna murriztuz presio handikoa izanik. Dentsitate Funtzionalaren Teoriaren (DFT) simulazioak bezalako modelizazio konputazionalak egin ziren bateriaren elektrolitoan litio eta hidrogeno ioiak nola mugitzen diren ulertzeko.
Li-H baterien teknologian izandako aurrerapen honek energia biltegiratzeko irtenbide aurreratuetarako aukera berriak eskaintzen ditu, energia berriztagarrien sareetan, ibilgailu elektrikoetan eta baita aeroespazialean ere aplika daitezkeenak. Nikel-hidrogeno baterien aldean, Li-H sistemak energia-dentsitate eta eraginkortasun hobetua eskaintzen du, eta horrek hurrengo belaunaldiko energia biltegiratzeko hautagai sendoa bihurtzen du. Anodorik gabeko bertsioak hidrogenoan oinarritutako baterien oinarriak ezartzen ditu, kostu-eraginkorragoak eta eskalagarriagoetarako.
Paperaren esteka:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(ZHENG Zihong-ek idatzia, WU Yuyang-ek editatua)
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 12a