Прорив у галузі акумуляторів: у Китаї створили інноваційну батарею на основі водню

Під час випробувань Li-H-акумулятор продемонстрував щільність енергії 2825 Вт-год/кг, а також ефективність кругового циклу 99,7%.

Дослідники з Китайського університету науки і технологій (USTC) спроектували прототип акумулятора, який використовує як анод газоподібний водень, а не традиційні похідні літію. Про це йдеться на офіційному сайті USTC.

Як зазначають науковці, водень (H₂) вважається стабільним і економічно вигідним поновлюваним носієм енергії завдяки своїм електрохімічним властивостям. Однак традиційні водневі батареї здебільшого використовують H₂ як катод, що обмежує їхній діапазон напруги до 0,8-1,4 В, не даючи змоги накопичувати і віддавати багато енергії.

Своєю чергою в USTC запропонували новий підхід: використовувати H₂ як анод для підвищення щільності енергії та робочої напруги. У поєднанні з металевим літієм як анодом батарея продемонструвала виняткові електрохімічні характеристики.

Розроблений вченими прототип, позначений як Li-H-акумулятор, містить у собі літій-металевий анод, газодифузійний шар з платиновим покриттям, що служить водневим катодом, і твердий електроліт. Така конфігурація забезпечує ефективний транспорт іонів літію, зводячи до мінімуму небажані хімічні взаємодії.

Під час випробувань Li-H-акумулятор продемонстрував теоретичну щільність енергії 2825 Вт-год/кг, підтримуючи постійну напругу близько 3 В. Крім того, він досяг високої ефективності кругового циклу (RTE) 99,7%, що вказує на мінімальні втрати енергії під час циклів зарядки-розрядки.

Щоб зробити це рішення ще більш економічним і безпечним, а також підвищити технологічність, команда розробила безанодний варіант Li-H-акумулятора, який виключає необхідність попереднього встановлення металу літію. Замість цього батарея відкладає літій з літієвих солей в електроліті під час заряджання.

Нова версія зберігає переваги стандартної Li-H-батареї, але вводить додаткові переваги. Зокрема, такий акумулятор стабільно працює навіть за низьких концентрацій водню, що знижує залежність від зберігання H₂ під високим тиском.

"Цей прорив у технології Li-H-акумуляторів відкриває нові можливості для передових рішень зі зберігання енергії, з потенційними додатками, що охоплюють поновлювані енергетичні мережі, електромобілі та навіть аерокосмічну технологію. Порівняно зі звичайними нікель-водневими акумуляторами система Li-H забезпечує підвищену щільність енергії та ефективність, що робить її сильним кандидатом на зберігання енергії наступного покоління", — зазначили вчені.