चीनको विज्ञान तथा प्रविधि विश्वविद्यालय (USTC) का प्राध्यापक चेन वेईको नेतृत्वमा रहेको अनुसन्धान टोलीले हाइड्रोजन ग्यासलाई एनोडको रूपमा प्रयोग गर्ने नयाँ रासायनिक ब्याट्री प्रणाली प्रस्तुत गरेको छ। यो अध्ययन जर्नलमा प्रकाशित भएको थियो।Angewandte Chemie अन्तर्राष्ट्रिय संस्करण.
हाइड्रोजन (H2) ले यसको अनुकूल इलेक्ट्रोकेमिकल गुणहरूको कारणले गर्दा स्थिर र लागत-प्रभावी नवीकरणीय ऊर्जा वाहकको रूपमा ध्यान आकर्षित गरेको छ। यद्यपि, परम्परागत हाइड्रोजन-आधारित ब्याट्रीहरूले मुख्यतया H प्रयोग गर्छन्।२क्याथोडको रूपमा, जसले तिनीहरूको भोल्टेज दायरा ०.८–१.४ V मा सीमित गर्दछ र तिनीहरूको समग्र ऊर्जा भण्डारण क्षमतालाई सीमित गर्दछ। सीमितता पार गर्न, अनुसन्धान टोलीले एउटा नयाँ दृष्टिकोण प्रस्ताव गर्यो: H प्रयोग गर्दै२ऊर्जा घनत्व र काम गर्ने भोल्टेजलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउन एनोडको रूपमा। एनोडको रूपमा लिथियम धातुसँग जोड्दा, ब्याट्रीले असाधारण इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन प्रदर्शन गर्यो।
Li−H ब्याट्रीको योजनाबद्ध चित्र। (तस्बिर: USTC)
अनुसन्धानकर्ताहरूले एक प्रोटोटाइप Li-H ब्याट्री प्रणाली डिजाइन गरे, जसमा लिथियम धातु एनोड, हाइड्रोजन क्याथोडको रूपमा काम गर्ने प्लेटिनम-लेपित ग्यास प्रसार तह, र ठोस इलेक्ट्रोलाइट (Li१.३Al०.३Ti१.७(पोस्ट4)3, वा LATP)। यो कन्फिगरेसनले अवांछित रासायनिक अन्तरक्रियाहरूलाई कम गर्दै कुशल लिथियम आयन यातायातलाई अनुमति दिन्छ। परीक्षण मार्फत, Li-H ब्याट्रीले २८२५ Wh/kg को सैद्धान्तिक ऊर्जा घनत्व प्रदर्शन गर्यो, लगभग ३V को स्थिर भोल्टेज कायम राख्यो। थप रूपमा, यसले ९९.७% को उल्लेखनीय राउन्ड-ट्रिप दक्षता (RTE) हासिल गर्यो, जसले चार्जिङ र डिस्चार्जिङ चक्रको समयमा न्यूनतम ऊर्जा हानिलाई संकेत गर्दछ, जबकि दीर्घकालीन स्थिरता कायम राख्छ।
लागत-दक्षता, सुरक्षा र निर्माण सरलतालाई अझ सुधार गर्न, टोलीले एनोड-रहित Li-H ब्याट्री विकास गर्यो जसले पूर्व-स्थापित लिथियम धातुको आवश्यकतालाई हटाउँछ। यसको सट्टा, ब्याट्रीले लिथियम लवण (LiH) बाट लिथियम जम्मा गर्छ।2PO4र LiOH) चार्ज गर्दा इलेक्ट्रोलाइटमा। संस्करणले मानक Li-H ब्याट्रीका फाइदाहरू कायम राख्छ जबकि थप फाइदाहरू प्रस्तुत गर्दछ। यसले ९८.५% को कुलम्बिक दक्षता (CE) को साथ कुशल लिथियम प्लेटिङ र स्ट्रिपिङ सक्षम बनाउँछ। यसबाहेक, यो कम हाइड्रोजन सांद्रतामा पनि स्थिर रूपमा सञ्चालन हुन्छ, जसले उच्च-दबाव H₂ भण्डारणमा निर्भरता कम गर्छ। ब्याट्रीको इलेक्ट्रोलाइट भित्र लिथियम र हाइड्रोजन आयनहरू कसरी सर्छन् भनेर बुझ्नको लागि घनत्व कार्यात्मक सिद्धान्त (DFT) सिमुलेशन जस्ता कम्प्युटेसनल मोडेलिङ गरिएको थियो।
Li-H ब्याट्री प्रविधिमा यो सफलताले उन्नत ऊर्जा भण्डारण समाधानहरूको लागि नयाँ अवसरहरू प्रस्तुत गर्दछ, जसमा नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिडहरू, विद्युतीय सवारी साधनहरू, र एयरोस्पेस प्रविधिमा पनि सम्भावित अनुप्रयोगहरू समावेश छन्। परम्परागत निकल-हाइड्रोजन ब्याट्रीहरूको तुलनामा, Li-H प्रणालीले बढेको ऊर्जा घनत्व र दक्षता प्रदान गर्दछ, जसले यसलाई अर्को पुस्ताको पावर भण्डारणको लागि बलियो उम्मेदवार बनाउँछ। एनोड-मुक्त संस्करणले थप लागत-प्रभावी र स्केलेबल हाइड्रोजन-आधारित ब्याट्रीहरूको लागि जग बसाल्छ।
कागज लिङ्क:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(ZHENG Zihong द्वारा लिखित, WU Yuyang द्वारा सम्पादन)
पोस्ट समय: मार्च-१२-२०२५