Прорыв в области аккумуляторов: в Китае создали инновационную батарею на основе водорода

Исследователи из Китайского университета науки и технологий (USTC) спроектировали прототип аккумулятора, который использует в качестве анода газообразный водород, а не традиционные производные лития. Об этом говорится на официальном сайте USTC.

Как отмечают ученые, водород (H₂) считается стабильным и экономически выгодным возобновляемым носителем энергии благодаря своим электрохимическим свойствам. Однако традиционные водородные батареи в основном используют H₂ в качестве катода, что ограничивает их диапазон напряжения до 0,8–1,4 В, не позволяя накапливать и отдавать много энергии.

В свою очередь в USTC предложили новый подход: использовать H₂ в качестве анода для повышения плотности энергии и рабочего напряжения. В сочетании с металлическим литием в качестве анода батарея продемонстрировала исключительные электрохимические характеристики.

Разработанный учеными прототип, обозначенный как Li-H-аккумулятор, включает в себя литий-металлический анод, газодиффузионный слой с платиновым покрытием, служащий водородным катодом, и твердый электролит. Такая конфигурация обеспечивает эффективный транспорт ионов лития, сводя к минимуму нежелательные химические взаимодействия.

В ходе испытаний Li-H-аккумулятор продемонстрировал теоретическую плотность энергии 2825 Вт·ч/кг, поддерживая постоянное напряжение около 3 В. Кроме того, он достиг высокой эффективности кругового цикла (RTE) 99,7%, что указывает на минимальные потери энергии во время циклов зарядки-разрядки.

Важно Поможет Европе потеснить Китай: представлено решение важной проблемы с аккумуляторами

Чтобы сделать это решение еще более экономичным и безопасным, а также повысить технологичность, команда разработала безанодный вариант Li-H-аккумулятора, который исключает необходимость предварительной установки металла лития. Вместо этого батарея откладывает литий из литиевых солей в электролите во время зарядки.

Новая версия сохраняет преимущества стандартной Li-H-батареи, но вводит дополнительные преимущества. В частности, такой аккумулятор стабильно работает даже при низких концентрациях водорода, что снижает зависимость от хранения H₂ под высоким давлением.

"Этот прорыв в технологии Li-H-аккумуляторов открывает новые возможности для передовых решений по хранению энергии, с потенциальными приложениями, охватывающими возобновляемые энергетические сети, электромобили и даже аэрокосмическую технологию. По сравнению с обычными никель-водородными аккумуляторами система Li-H обеспечивает повышенную плотность энергии и эффективность, что делает ее сильным кандидатом на хранение энергии следующего поколения", — отметили ученые.

В свою очередь нидерландская компания LeydenJar объявила о разработке литий-ионных аккумуляторов с кремниевым анодом, которые сохраняют 80% емкости после 500 циклов заряда-разряда без внешнего давления.