චීන විද්‍යා හා තාක්ෂණ විශ්ව විද්‍යාලයේ (USTC) මහාචාර්ය චෙන් වෙයිගේ නායකත්වයෙන් යුත් පර්යේෂණ කණ්ඩායමක් විසින් හයිඩ්‍රජන් වායුව ඇනෝඩය ලෙස භාවිතා කරන නව රසායනික බැටරි පද්ධතියක් හඳුන්වා දී ඇත. මෙම අධ්‍යයනය ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද්දේAngewandte Chemie ජාත්‍යන්තර සංස්කරණය.
හයිඩ්‍රජන් (H2) එහි හිතකර විද්‍යුත් රසායනික ගුණාංග නිසා ස්ථාවර සහ ලාභදායී පුනර්ජනනීය බලශක්ති වාහකයක් ලෙස අවධානය දිනා ගෙන ඇත. කෙසේ වෙතත්, සාම්ප්‍රදායික හයිඩ්‍රජන් මත පදනම් වූ බැටරි ප්‍රධාන වශයෙන් H භාවිතා කරයි2කැතෝඩයක් ලෙස, ඒවායේ වෝල්ටීයතා පරාසය 0.8–1.4 V දක්වා සීමා කරන අතර ඒවායේ සමස්ත ශක්ති ගබඩා ධාරිතාව සීමා කරයි. සීමාව මඟහරවා ගැනීම සඳහා, පර්යේෂණ කණ්ඩායම නව ප්‍රවේශයක් යෝජනා කළේය: H භාවිතා කිරීම2ශක්ති ඝනත්වය සහ ක්‍රියාකාරී වෝල්ටීයතාවය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ඇනෝඩය ලෙස. ඇනෝඩය ලෙස ලිතියම් ලෝහය සමඟ යුගල කළ විට, බැටරිය සුවිශේෂී විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් පෙන්නුම් කළේය.
Li−H බැටරියේ රූප සටහන. (රූපය USTC විසිනි)
පර්යේෂකයන් විසින් ලිතියම් ලෝහ ඇනෝඩයක්, හයිඩ්‍රජන් කැතෝඩය ලෙස ක්‍රියා කරන ප්ලැටිනම්-ආලේපිත වායු විසරණ තට්ටුවක් සහ ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය (Li1.3.Al0.3Ti1.7 මාලා(තැ.පෙ.4)3, හෝ LATP). මෙම වින්‍යාසය අනවශ්‍ය රසායනික අන්තර්ක්‍රියා අවම කරන අතරම කාර්යක්ෂම ලිතියම් අයන ප්‍රවාහනයට ඉඩ සලසයි. පරීක්ෂා කිරීම තුළින්, Li-H බැටරිය 2825 Wh/kg න්‍යායාත්මක ශක්ති ඝනත්වයක් පෙන්නුම් කළ අතර, 3V පමණ ස්ථාවර වෝල්ටීයතාවයක් පවත්වා ගත්තේය. ඊට අමතරව, එය 99.7% ක කැපී පෙනෙන වට-සංචාර කාර්යක්ෂමතාවයක් (RTE) ලබා ගත් අතර, දිගුකාලීන ස්ථාවරත්වය පවත්වා ගනිමින් ආරෝපණ සහ විසර්ජන චක්‍ර අතරතුර අවම ශක්ති අලාභයක් පෙන්නුම් කරයි.
පිරිවැය-කාර්යක්ෂමතාව, ආරක්ෂාව සහ නිෂ්පාදන සරල බව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා, කණ්ඩායම ඇනෝඩ-නිදහස් Li-H බැටරියක් නිපදවන ලද අතර එමඟින් පෙර-ස්ථාපිත ලිතියම් ලෝහ අවශ්‍යතාවය ඉවත් කරයි. ඒ වෙනුවට, බැටරිය ලිතියම් ලවණ වලින් ලිතියම් තැන්පත් කරයි (LiH2PO4සහ LiOH) ආරෝපණය කිරීමේදී ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ. අනුවාදය සම්මත Li-H බැටරියේ වාසි රඳවා ගන්නා අතරම අමතර ප්‍රතිලාභ හඳුන්වා දෙයි. එය 98.5% ක කූලොම්බික් කාර්යක්ෂමතාවයකින් (CE) කාර්යක්ෂම ලිතියම් ආලේපනය සහ ඉවත් කිරීම සක්‍රීය කරයි. එපමණක් නොව, එය අඩු හයිඩ්‍රජන් සාන්ද්‍රණයකදී පවා ස්ථායීව ක්‍රියා කරයි, අධි පීඩන H₂ ගබඩාව මත යැපීම අඩු කරයි. බැටරියේ ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ ලිතියම් සහ හයිඩ්‍රජන් අයන චලනය වන ආකාරය තේරුම් ගැනීම සඳහා ඝනත්ව ක්‍රියාකාරී න්‍යාය (DFT) සමාකරණ වැනි පරිගණක ආකෘති නිර්මාණය සිදු කරන ලදී.
Li-H බැටරි තාක්ෂණයේ මෙම ඉදිරි ගමන, පුනර්ජනනීය බලශක්ති ජාලක, විදුලි වාහන සහ අභ්‍යවකාශ තාක්ෂණය පවා ආවරණය වන විභව යෙදුම් සමඟින්, දියුණු බලශක්ති ගබඩා විසඳුම් සඳහා නව අවස්ථා ඉදිරිපත් කරයි. සාම්ප්‍රදායික නිකල්-හයිඩ්‍රජන් බැටරි හා සසඳන විට, Li-H පද්ධතිය වැඩිදියුණු කළ බලශක්ති ඝනත්වය සහ කාර්යක්ෂමතාව ලබා දෙන අතර, එය ඊළඟ පරම්පරාවේ බලශක්ති ගබඩා කිරීම සඳහා ශක්තිමත් අපේක්ෂකයෙකු බවට පත් කරයි. ඇනෝඩ-නිදහස් අනුවාදය වඩාත් ලාභදායී සහ පරිමාණය කළ හැකි හයිඩ්‍රජන් මත පදනම් වූ බැටරි සඳහා අඩිතාලම දමයි.
කඩදාසි සබැඳිය:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(ලියා ඇත්තේ ZHENG Zhong විසිනි, සංස්කරණය කළේ WU Yuyang විසිනි)
පළ කිරීමේ කාලය: මාර්තු-12-2025