चीनच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठातील (USTC) प्राध्यापक चेन वेई यांच्या नेतृत्वाखालील एका संशोधन पथकाने एक नवीन रासायनिक बॅटरी प्रणाली सादर केली आहे जी हायड्रोजन वायूचा एनोड म्हणून वापर करते. हा अभ्यास जर्नलमध्ये प्रकाशित झाला.Angewandte Chemie आंतरराष्ट्रीय संस्करण.
हायड्रोजन (एच2) त्याच्या अनुकूल इलेक्ट्रोकेमिकल गुणधर्मांमुळे स्थिर आणि किफायतशीर अक्षय ऊर्जा वाहक म्हणून लक्ष वेधून घेतले आहे. तथापि, पारंपारिक हायड्रोजन-आधारित बॅटरी प्रामुख्याने एच वापरतात२कॅथोड म्हणून, जे त्यांच्या व्होल्टेज श्रेणीला 0.8-1.4 V पर्यंत मर्यादित करते आणि त्यांची एकूण ऊर्जा साठवण क्षमता मर्यादित करते. मर्यादा दूर करण्यासाठी, संशोधन पथकाने एक नवीन दृष्टिकोन प्रस्तावित केला: H वापरणे२ऊर्जा घनता आणि कार्यरत व्होल्टेज लक्षणीयरीत्या वाढविण्यासाठी एनोड म्हणून. एनोड म्हणून लिथियम धातूसह जोडल्यावर, बॅटरीने अपवादात्मक इलेक्ट्रोकेमिकल कामगिरी प्रदर्शित केली.
Li−H बॅटरीची योजना. (प्रतिमा USTC द्वारे)
संशोधकांनी एक प्रोटोटाइप Li-H बॅटरी सिस्टम डिझाइन केली, ज्यामध्ये लिथियम मेटल एनोड, हायड्रोजन कॅथोड म्हणून काम करणारा प्लॅटिनम-लेपित वायू प्रसार थर आणि एक घन इलेक्ट्रोलाइट (Li१.३Al०.३Ti१.७(पोस्ट4)3, किंवा LATP). हे कॉन्फिगरेशन अवांछित रासायनिक परस्परसंवाद कमी करून कार्यक्षम लिथियम आयन वाहतूक करण्यास अनुमती देते. चाचणीद्वारे, Li-H बॅटरीने 2825 Wh/kg ची सैद्धांतिक ऊर्जा घनता दर्शविली, सुमारे 3V चा स्थिर व्होल्टेज राखला. याव्यतिरिक्त, तिने 99.7% ची उल्लेखनीय राउंड-ट्रिप कार्यक्षमता (RTE) प्राप्त केली, जी चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग सायकल दरम्यान कमीत कमी ऊर्जा नुकसान दर्शवते, तसेच दीर्घकालीन स्थिरता राखते.
खर्च-कार्यक्षमता, सुरक्षितता आणि उत्पादन साधेपणा आणखी सुधारण्यासाठी, टीमने एक एनोड-मुक्त Li-H बॅटरी विकसित केली आहे जी पूर्व-स्थापित लिथियम धातूची आवश्यकता दूर करते. त्याऐवजी, बॅटरी लिथियम क्षारांपासून लिथियम जमा करते (LiH2PO4आणि LiOH) चार्जिंग दरम्यान इलेक्ट्रोलाइटमध्ये. या आवृत्तीमध्ये मानक Li-H बॅटरीचे फायदे कायम ठेवण्यात आले आहेत आणि अतिरिक्त फायदे देखील देण्यात आले आहेत. हे 98.5% च्या कौलोम्बिक कार्यक्षमता (CE) सह कार्यक्षम लिथियम प्लेटिंग आणि स्ट्रिपिंग सक्षम करते. शिवाय, ते कमी हायड्रोजन सांद्रतेवर देखील स्थिरपणे कार्य करते, ज्यामुळे उच्च-दाब H₂ स्टोरेजवरील अवलंबित्व कमी होते. बॅटरीच्या इलेक्ट्रोलाइटमध्ये लिथियम आणि हायड्रोजन आयन कसे हलतात हे समजून घेण्यासाठी घनता कार्यात्मक सिद्धांत (DFT) सिम्युलेशनसारखे संगणकीय मॉडेलिंग केले गेले.
Li-H बॅटरी तंत्रज्ञानातील ही प्रगती प्रगत ऊर्जा साठवणूक उपायांसाठी नवीन संधी सादर करते, ज्यामध्ये अक्षय ऊर्जा ग्रिड, इलेक्ट्रिक वाहने आणि अगदी एरोस्पेस तंत्रज्ञानाचा समावेश असलेल्या संभाव्य अनुप्रयोगांचा समावेश आहे. पारंपारिक निकेल-हायड्रोजन बॅटरीच्या तुलनेत, Li-H प्रणाली वाढीव ऊर्जा घनता आणि कार्यक्षमता प्रदान करते, ज्यामुळे ती पुढील पिढीच्या वीज साठवणुकीसाठी एक मजबूत उमेदवार बनते. एनोड-मुक्त आवृत्ती अधिक किफायतशीर आणि स्केलेबल हायड्रोजन-आधारित बॅटरीसाठी पाया घालते.
पेपर लिंक:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(झेंग झिहोंग यांनी लिहिलेले, डब्ल्यूयू युयांग यांनी संपादित)
पोस्ट वेळ: मार्च-१२-२०२५