Исследователи из Даляньского института химической физики (DICP) собрали первый в мире прототип газотвердотельной гидрид-ионной батареи. Устройство показало мощный старт: начальная разрядная ёмкость достигла 1526 мА·ч/г, а после 60 циклов сохранилось больше 70% ресурса.
Новинка объединяет сразу две технологии. Батарея умеет одновременно запасать электроэнергию и водород, причём делает это при комнатной температуре и обычном давлении. Архитектура совместного хранения выдаёт рекордную энергоэффективность по водороду — 93,9%. Это прямой путь к созданию по-настоящему эффективных сетей зелёной энергетики.
«Наша батарея показала КПД почти в 94%, что на треть выше показателей традиционных термических методов хранения водорода», — отметил научный сотрудник DICP Чэнь Пин.
Принцип работы технологии
Разработчики полностью отказались от лития. Ставку сделали на гидрид-ионы — атомы водорода с дополнительным электроном. Они очень энергоёмкие, но капризные и нестабильные.
Команда DICP билась над этой проблемой с 2018 года, пока в 2023-м не подобрала материал, который заставил ионы двигаться стабильно. Теперь эту химическую модель внедрили в работающий прототип твердотельной батареи с электродами из металлического магния и газообразного водорода.
Главная особенность инновации — обратимая химическая реакция. Благодаря ей батарея работает и как источник питания, и как топливный резервуар.
Магниево-водородная система действует как губка. При разрядке газ превращается в высокоэнергетические гидрид-ионы: они намертво связываются с магнием и образуют стабильный твёрдый гидрид металла.
Стоит подключить батарею к розетке — процесс идёт вспять, и водород выходит обратно.
Устройство уникально тем, что хранит электричество и водород без опасных баллонов высокого давления. Летучий газ во время работы надёжно заперт в твёрдом состоянии.
Лабораторные тесты уже подтвердили надёжность и удельную мощность прототипа. Он без сбоев работает в экстремальных условиях: от морозов в -20 °C до жары в +90 °C.
Чтобы доказать применимость технологии на практике, учёные собрали блок из десяти таких ячеек. Конструкция успешно выдала напряжение больше 2,4 вольта и спокойно запитала светодиодную лампу.
Перспективы промышленного масштабирования
Классические методы хранения водорода требуют сложной инфраструктуры — тех же баллонов высокого давления или громоздких криогенных установок.
Новая китайская батарея спокойно обходится без них. Риск взрыва летучего газа сведён к нулю. Водород надёжно зафиксирован в виде твёрдого металлогидрида на всех этапах — и при зарядке, и при разрядке.
В будущем это позволит индустрии отказаться от дорогого оборудования для герметизации. Хранить чистую энергию станет проще и рентабельнее.
«На фоне других технологий наша система даёт высокую энергоэффективность водорода. Она отлично впишется как в мобильные, так и в стационарные сценарии», — подчёркивают авторы исследования.
Дальше учёные займутся доработкой технологии для вывода на рынок. Команда планирует улучшить характеристики батареи, продлить срок её службы и подобрать новые материалы для оптимизации хранения энергии.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU