Ученые построили первую перезаряжаемую гидрид-ионную батарею.
Гидрид-ионы (H⁻) вызвали интерес в качестве потенциальных носителей заряда для будущих электрохимических устройств из-за их чрезвычайно малой массы и высокого окислительно-восстановительного потенциала. Тем не менее, прогресс был ограниченным, поскольку ни один электролит не смог обеспечить сочетание быстрого движения ионов, термической стабильности и совместимости с электродами, которое требуется таким системам.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, сообщает о прорыве профессора Пинг Чена и его команды из Даляньского института химической физики (DICP), входящего в состав Китайской академии наук (CAS). Исследователи создали новый тип электролита гидрид-ионов с ядром и оболочкой и успешно собрали первый прототип перезаряжаемой гидрид-ионной батареи.
Используя конструкцию, вдохновленную гетеропереходом, исследователи синтезировали новый композитный гидрид 3CeH3@BaH2, где тонкая оболочка BaH2 инкапсулирует CeH3. Эта структура использует высокую гидридную ионную проводимость CeH3 и стабильность BaH2, обеспечивая быструю гидридную ионопроводимость при комнатной температуре, а также высокую термическую и электрохимическую стабильность.
Прототип гидридного ионного аккумулятора
Кроме того, исследователи построили прототип полностью твердотельного гидрид-ионного аккумулятора NaAlH4 с использованием NaAlH4, классического материала для хранения водорода, в качестве активного компонента катода. Положительный электрод аккумулятора обеспечивал начальную разрядную емкость 984 мАч/г при комнатной температуре и сохранял 402 мАч/г после 20 циклов.
В многоуровневой конфигурации рабочее напряжение достигало 1,9 В, питая желтую светодиодную лампу, которая была убедительным примером для практического применения.
Используя водород в качестве носителя заряда, эта технология предотвратила образование дендритов, проложив путь к безопасному, эффективному и устойчивому хранению энергии. Обладая настраиваемыми свойствами материалов на основе гидридов, гидрид-ионные батареи обладают огромным потенциалом для хранения и преобразования чистой энергии.
