Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) Prof. CHEN Wei liderliğindeki bir araştırma ekibi, anot olarak hidrojen gazı kullanan yeni bir kimyasal pil sistemi geliştirdi. Çalışma,Angewandte Chemie Uluslararası Sürümü.
Hidrojen (H2) elverişli elektrokimyasal özellikleri nedeniyle istikrarlı ve uygun maliyetli bir yenilenebilir enerji taşıyıcısı olarak dikkat çekmiştir. Bununla birlikte, geleneksel hidrojen bazlı piller öncelikle H2Katot olarak kullanıldığında, voltaj aralığı 0,8-1,4 V ile sınırlı kalır ve genel enerji depolama kapasiteleri de sınırlanır. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için araştırma ekibi, H'yi kullanarak yeni bir yaklaşım önerdi.2Enerji yoğunluğunu ve çalışma voltajını önemli ölçüde artırmak için anot olarak lityum metal kullanılmıştır. Anot olarak lityum metal kullanıldığında, pil olağanüstü elektrokimyasal performans sergilemiştir.
Li−H pilinin şeması. (Görsel USTC'ye aittir)
Araştırmacılar, lityum metal anot, hidrojen katodu görevi gören platin kaplı bir gaz difüzyon tabakası ve katı bir elektrolit (Li) içeren bir prototip Li-H pil sistemi tasarladılar.1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, veya LATP). Bu konfigürasyon, istenmeyen kimyasal etkileşimleri en aza indirirken verimli lityum iyon taşınmasına olanak tanır. Li-H pil, testler sırasında 2825 Wh/kg teorik enerji yoğunluğu sergilerken, yaklaşık 3V'luk sabit bir voltaj değeri korumuştur. Ayrıca, uzun vadeli kararlılığını korurken, şarj ve deşarj döngüleri sırasında minimum enerji kaybını gösteren %99,7'lik dikkate değer bir gidiş-dönüş verimliliğine (RTE) ulaşmıştır.
Maliyet verimliliğini, güvenliği ve üretim kolaylığını daha da artırmak için ekip, önceden takılmış lityum metal ihtiyacını ortadan kaldıran anotsuz bir Li-H pil geliştirdi. Pil, lityum tuzlarından (LiH) lityum biriktiriyor.2PO4Şarj sırasında elektrolitte LiOH ve LiOH bulunur. Bu versiyon, standart Li-H pilin avantajlarını korurken ek avantajlar da sunar. %98,5 Coulombic verimliliği (CE) ile verimli lityum kaplama ve soyma işlemine olanak tanır. Ayrıca, düşük hidrojen konsantrasyonlarında bile kararlı bir şekilde çalışarak yüksek basınçlı H₂ depolamasına olan bağımlılığı azaltır. Lityum ve hidrojen iyonlarının pilin elektroliti içinde nasıl hareket ettiğini anlamak için Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) simülasyonları gibi hesaplamalı modellemeler gerçekleştirildi.
Li-H pil teknolojisindeki bu çığır açan gelişme, yenilenebilir enerji şebekeleri, elektrikli araçlar ve hatta havacılık teknolojisi gibi alanlarda potansiyel uygulamalara sahip gelişmiş enerji depolama çözümleri için yeni fırsatlar sunuyor. Geleneksel nikel-hidrojen pillerle karşılaştırıldığında, Li-H sistemi gelişmiş enerji yoğunluğu ve verimliliği sunarak onu yeni nesil güç depolama için güçlü bir aday haline getiriyor. Anotsuz versiyon ise daha uygun maliyetli ve ölçeklenebilir hidrojen bazlı pillerin temelini oluşturuyor.
Kağıt Bağlantısı:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(ZHENG Zihong tarafından yazıldı, WU Yuyang tarafından düzenlendi)
Gönderi zamanı: 12 Mart 2025