Первый в мире гидрид-ионный аккумулятор: ученые преодолели нестабильность технологии

Китайские исследователи из Далянского института химической физики (DICP) успешно собрали первый прототип перезаряжаемого гидрид-ионного аккумулятора. 

Благодаря чрезвычайно малому весу и высокому окислительно-восстановительному потенциалу гидрид-ионы рассматриваются как перспективные носители электрических зарядов для электрохимических устройств следующих поколений. Однако прогресс ограничивает неспособность электролитов подобного типа обеспечить сочетание высокой ионной проводимости с термической стабильностью и совместимостью с электродами.

Китайские исследователи представили новый тип твердотельного гидрид-ионного электролита «ядро-оболочка». Они синтезировали новый композитный гидрид с сердцевиной и оболочкой 3CeH₃ @BaH₂ в котором тонкая оболочка из BaH₂ (гидрида бария) содержит CeH₃ (тригидрид церия). Структура использует высокую проводимость гидрид-ионов CeH₃ и стабильность BaH₂, обеспечивая высокую проводимость гидрид-ионов при комнатной температуре и высокую термическую и электрохимическую стабильность. 

Исследователи также создали прототип твердотельного гидрид-ионного аккумулятора CeH₂|3CeH₃@BaH₂|NaAlH4, используя NaAlH4 (аланат натрия), который широко используется для хранения водорода, в качестве активного компонента катода. Положительный электрод аккумулятора обеспечивал начальную разрядную емкость 984 мА-ч/г при комнатной температуре и сохранял 402 мА-ч/г после 20 циклов. 

В многослойной конфигурации рабочее напряжение достигало 1,9 В, питая желтую светодиодную лампу. Используя водород в качестве носителя заряда, эта технология предотвращала образование дендритов, обеспечивая безопасное и эффективное хранение энергии. Благодаря регулируемым свойствам материалов на основе гидридов, гидрид-ионные аккумуляторы имеют огромный потенциал для экологически чистого хранения и преобразования энергии.

При температуре выше 60°C материал становится суперионным проводником, что еще больше повышает его эксплуатационные характеристики. Однако масштабирование данной технологии до сих пор сталкивается с определенными трудностями. Для полноценной реализации необходимо разобраться со стоимостью производства, доступностью материалов и совместимостью с имеющимися системами. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature

Источник: SciTechDaily