சீனாவின் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தில் (USTC) பேராசிரியர் சென் வெய் தலைமையிலான ஆராய்ச்சிக் குழு, ஹைட்ரஜன் வாயுவை நேர்மின்வாயாகப் பயன்படுத்தும் ஒரு புதிய வேதியியல் பேட்டரி அமைப்பை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளது. இந்த ஆய்வு இதழில் வெளியிடப்பட்டது.Angewandte Chemie சர்வதேச பதிப்பு.
ஹைட்ரஜன் (H2) அதன் சாதகமான மின்வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக நிலையான மற்றும் செலவு குறைந்த புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் கேரியராக கவனத்தைப் பெற்றுள்ளது. இருப்பினும், பாரம்பரிய ஹைட்ரஜன் அடிப்படையிலான பேட்டரிகள் முதன்மையாக H ஐப் பயன்படுத்துகின்றன2ஒரு கேத்தோடு போல, இது அவற்றின் மின்னழுத்த வரம்பை 0.8–1.4 V ஆகக் கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் அவற்றின் ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் சேமிப்புத் திறனைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. வரம்பைக் கடக்க, ஆராய்ச்சி குழு ஒரு புதிய அணுகுமுறையை முன்மொழிந்தது: H ஐப் பயன்படுத்துதல்2ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் வேலை செய்யும் மின்னழுத்தத்தை கணிசமாக அதிகரிக்க நேர்மின்முனையாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. லித்தியம் உலோகத்தை நேர்மின்முனையாக இணைக்கும்போது, பேட்டரி விதிவிலக்கான மின்வேதியியல் செயல்திறனை வெளிப்படுத்தியது.
Li−H பேட்டரியின் திட்ட வரைபடம். (USTC ஆல் படம்)
ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு முன்மாதிரி Li-H பேட்டரி அமைப்பை வடிவமைத்தனர், இதில் லித்தியம் உலோக அனோட், ஹைட்ரஜன் கேத்தோடாகச் செயல்படும் பிளாட்டினம்-பூசப்பட்ட வாயு பரவல் அடுக்கு மற்றும் ஒரு திட எலக்ட்ரோலைட் (Li1.3.1 समानाAl0.3Ti1.7 தமிழ்(பி.ஓ.4)3, அல்லது LATP). இந்த உள்ளமைவு தேவையற்ற இரசாயன தொடர்புகளைக் குறைக்கும் அதே வேளையில் திறமையான லித்தியம் அயன் போக்குவரத்தை அனுமதிக்கிறது. சோதனையின் மூலம், Li-H பேட்டரி 2825 Wh/kg என்ற கோட்பாட்டு ஆற்றல் அடர்த்தியைக் காட்டியது, சுமார் 3V நிலையான மின்னழுத்தத்தைப் பராமரித்தது. கூடுதலாக, இது 99.7% என்ற குறிப்பிடத்தக்க சுற்று-பயண செயல்திறனை (RTE) அடைந்தது, இது சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளின் போது குறைந்தபட்ச ஆற்றல் இழப்பைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் நீண்ட கால நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கிறது.
செலவு-செயல்திறன், பாதுகாப்பு மற்றும் உற்பத்தி எளிமை ஆகியவற்றை மேலும் மேம்படுத்த, குழு முன் நிறுவப்பட்ட லித்தியம் உலோகத்தின் தேவையை நீக்கும் ஒரு அனோட் இல்லாத Li-H பேட்டரியை உருவாக்கியது. அதற்கு பதிலாக, பேட்டரி லித்தியம் உப்புகளிலிருந்து லித்தியத்தை டெபாசிட் செய்கிறது (LiH2PO4மற்றும் LiOH) சார்ஜ் செய்யும் போது எலக்ட்ரோலைட்டில் சேர்க்கப்படும். கூடுதல் நன்மைகளை அறிமுகப்படுத்தும் அதே வேளையில், இந்த பதிப்பு நிலையான Li-H பேட்டரியின் நன்மைகளைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது. இது 98.5% கூலம்பிக் செயல்திறன் (CE) உடன் திறமையான லித்தியம் முலாம் பூசுதல் மற்றும் அகற்றுதலை செயல்படுத்துகிறது. மேலும், இது குறைந்த ஹைட்ரஜன் செறிவுகளிலும் நிலையானதாக இயங்குகிறது, உயர் அழுத்த H₂ சேமிப்பை நம்பியிருப்பதைக் குறைக்கிறது. பேட்டரியின் எலக்ட்ரோலைட்டுக்குள் லித்தியம் மற்றும் ஹைட்ரஜன் அயனிகள் எவ்வாறு நகரும் என்பதைப் புரிந்துகொள்ள அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாடு (DFT) உருவகப்படுத்துதல்கள் போன்ற கணக்கீட்டு மாதிரியாக்கம் செய்யப்பட்டது.
Li-H பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்பட்டுள்ள இந்த முன்னேற்றம், புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி கட்டங்கள், மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் விண்வெளி தொழில்நுட்பம் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுடன், மேம்பட்ட எரிசக்தி சேமிப்பு தீர்வுகளுக்கான புதிய வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது. வழக்கமான நிக்கல்-ஹைட்ரஜன் பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, Li-H அமைப்பு மேம்பட்ட ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் செயல்திறனை வழங்குகிறது, இது அடுத்த தலைமுறை மின் சேமிப்பிற்கான வலுவான வேட்பாளராக அமைகிறது. அனோட் இல்லாத பதிப்பு அதிக செலவு குறைந்த மற்றும் அளவிடக்கூடிய ஹைட்ரஜன் அடிப்படையிலான பேட்டரிகளுக்கு அடித்தளத்தை அமைக்கிறது.
காகித இணைப்பு:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(எழுதியது ZHENG Zhong, திருத்தியவர் WU Yuyang)
இடுகை நேரம்: மார்ச்-12-2025