Mae tîm ymchwil dan arweiniad yr Athro CHEN Wei ym Mhrifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Tsieina (USTC) wedi cyflwyno system batri gemegol newydd sy'n defnyddio nwy hydrogen fel yr anod. Cyhoeddwyd yr astudiaeth yn yRhifyn Rhyngwladol Angewandte Chemie.
Hydrogen (H2) wedi denu sylw fel cludwr ynni adnewyddadwy sefydlog a chost-effeithiol oherwydd ei briodweddau electrocemegol ffafriol. Fodd bynnag, mae batris traddodiadol sy'n seiliedig ar hydrogen yn bennaf yn defnyddio H₂2fel catod, sy'n cyfyngu eu hystod foltedd i 0.8–1.4 V ac yn cyfyngu ar eu gallu storio ynni cyffredinol. I oresgyn y cyfyngiad, cynigiodd y tîm ymchwil ddull newydd: defnyddio H2fel yr anod i wella dwysedd ynni a foltedd gweithio yn sylweddol. Pan gafodd ei baru â metel lithiwm fel yr anod, dangosodd y batri berfformiad electrocemegol eithriadol.
Cynllun sgematig o'r batri Li−H. (Delwedd gan USTC)
Cynlluniodd yr ymchwilwyr brototeip o system batri Li-H, gan ymgorffori anod metel lithiwm, haen trylediad nwy wedi'i gorchuddio â platinwm sy'n gwasanaethu fel y catod hydrogen, ac electrolyt solet (Li1.3Al0.3Ti1.7(Gorchymyn Post4)3, neu LATP). Mae'r cyfluniad hwn yn caniatáu cludo ïonau lithiwm yn effeithlon wrth leihau rhyngweithiadau cemegol diangen. Trwy brofion, dangosodd y batri Li-H ddwysedd ynni damcaniaethol o 2825 Wh/kg, gan gynnal foltedd cyson o tua 3V. Yn ogystal, cyflawnodd effeithlonrwydd taith gron (RTE) rhyfeddol o 99.7%, sy'n dangos colli ynni lleiaf posibl yn ystod cylchoedd gwefru a rhyddhau, wrth gynnal sefydlogrwydd hirdymor.
Er mwyn gwella cost-effeithlonrwydd, diogelwch a symlrwydd gweithgynhyrchu ymhellach, datblygodd y tîm fatri Li-H di-anod sy'n dileu'r angen am fetel lithiwm wedi'i osod ymlaen llaw. Yn lle hynny, mae'r batri'n dyddodi lithiwm o halwynau lithiwm (LiH2PO4a LiOH) yn yr electrolyt yn ystod gwefru. Mae'r fersiwn yn cadw manteision y batri Li-H safonol wrth gyflwyno manteision ychwanegol. Mae'n galluogi platio a stripio lithiwm effeithlon gydag effeithlonrwydd Coulombig (CE) o 98.5%. Ar ben hynny, mae'n gweithredu'n sefydlog hyd yn oed ar grynodiadau hydrogen isel, gan leihau dibyniaeth ar storio H₂ pwysedd uchel. Perfformiwyd modelu cyfrifiadurol, megis efelychiadau Damcaniaeth Swyddogaethol Dwysedd (DFT), i ddeall sut mae ïonau lithiwm a hydrogen yn symud o fewn electrolyt y batri.
Mae'r datblygiad hwn mewn technoleg batri Li-H yn cyflwyno cyfleoedd newydd ar gyfer atebion storio ynni uwch, gyda chymwysiadau posibl yn cwmpasu gridiau ynni adnewyddadwy, cerbydau trydan, a hyd yn oed technoleg awyrofod. O'i gymharu â batris nicel-hydrogen confensiynol, mae'r system Li-H yn darparu dwysedd ac effeithlonrwydd ynni gwell, gan ei gwneud yn ymgeisydd cryf ar gyfer storio pŵer y genhedlaeth nesaf. Mae'r fersiwn heb anod yn gosod y sylfaen ar gyfer batris hydrogen mwy cost-effeithiol a graddadwy.
Dolen y Papur:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Ysgrifennwyd gan ZHENG Zihong, Golygwyd gan WU Yuyang)
Amser postio: Mawrth-12-2025