Китайские научные сотрудники из Даляньского института химической физики (DICP) совершили прорыв в области энергетических технологий, разработав первый в мире перезаряжаемый гидрид-ионный аккумулятор. Это устройство стало результатом многолетних исследований в направлении использования гидрид-ионов в качестве перспективных носителей электрического заряда для электрохимических систем нового поколения.
Об этом сообщает ProIT
Инновационная структура и материалы нового аккумулятора
Главной особенностью созданного аккумулятора является уникальный твердый электролит типа «ядро-оболочка». Исследователи синтезировали композитный гидрид с сердцевиной и оболочкой 3CeH3@BaH2, где тонкая оболочка из гидрида бария (BaH2) окружает тригидрид церия (CeH3). Такая структура позволяет максимально использовать высокую ионную проводимость CeH3 и термическую стойкость BaH2, обеспечивая стабильную работу аккумулятора при комнатной температуре.
На основе этого материала исследователи сконструировали прототип аккумулятора CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4. В катоде использован NaAlH4 (аланат натрия) — распространенный материал для хранения водорода. Первый цикл разряда продемонстрировал емкость 984 мА·ч/г, а после 20 циклов она оставалась на уровне 402 мА·ч/г. В многослойном исполнении аккумулятор генерировал напряжение до 1,9 В, что позволило питать светодиодную лампу.
Потенциал для экологического энергосбережения и вызовы масштабирования
Использование гидрида в качестве носителя заряда помогает избежать образования опасных дендритов, что делает технологию более безопасной и эффективной для долгосрочного хранения энергии.
«Благодаря регулируемым свойствам материалов на основе гидридов, гидрид-ионные аккумуляторы имеют огромный потенциал для экологически чистого хранения и преобразования энергии».
Дополнительным преимуществом является то, что при повышении температуры выше 60°C материал переходит в состояние суперионного проводника, что дополнительно оптимизирует его рабочие характеристики. Однако для внедрения этой технологии в промышленные масштабы еще предстоит преодолеть ряд сложностей, таких как оптимизация стоимости производства, обеспечение доступности компонентов и интеграция с существующими энергетическими системами.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.