چین نخستین باتری هیدرید یونی جهان را برای ذخیره ‌سازی انرژی پاک ساخت

دانشمندان چینی نخستین باتری هیدرید یونی حالت‌جامد قابل‌شارژ را ساختند که می‌تواند مسیر ذخیره‌سازی انرژی پاک را دگرگون کند.

به گزارش تک‌ناک، این باتری توسط گروهی از پژوهشگران مؤسسه فیزیک شیمی دالیان (DICP) وابسته به آکادمی علوم چین ساخته شد. آنها از ترکیب سدیم آلومینیوم هیدرید (NaAlH4) به‌ عنوان الکترود مثبت و سریم دی‌هیدرید با هیدروژن کم به‌ عنوان الکترود منفی بهره گرفتند. این مواد سال‌ها در حوزه ذخیره انرژی کاربرد داشته‌اند.

دانشمندان می‌گویند که استفاده از یون‌های هیدرید (H⁻) برای انتقال بار در باتری‌ها می‌تواند جلوی تشکیل ساختارهای فلزی خطرناک را بگیرد و راهی تازه برای ساخت باتری‌های ایمن و بادوام باز کند.

فهرست مطالب

طراحی نوآورانه با الکترولیت هسته-پوسته

یکی از مشکلات اصلی در ساخت باتری‌های هیدرید یونی این بود که الکترولیت‌های موجود نمی‌توانستند یون‌های هیدرید را به‌خوبی منتقل کنند، در برابر گرما مقاوم نبودند و با اجزای دیگر باتری هماهنگ نمی‌شدند.

برای حل این مشکل، گروهی به رهبری پینگ چن از مؤسسه DICP، یک ساختار جدید و خلاقانه طراحی کردند.

این ساختار شامل الکترولیت هسته-پوسته (3CeH3@BaH2) است، که در آن یک لایه نازک از باریوم هیدرید (BaH2) دور ماده‌ای به نام سریم تری‌هیدرید (CeH3) قرار گرفته است.

ساخت نخستین باتری هیدرید یونی جهان برای ذخیره ‌سازی انرژی پاک توسط چین

این ساختار باعث می‌شود که یون‌های هیدرید در دمای اتاق به‌ سرعت حرکت کنند و در دماهای بالاتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد، رسانایی آن به‌ طور چشمگیری افزایش یابد.

پژوهشگران با استفاده از این نوآوری توانستند اولین باتری هیدرید یونی قابل‌شارژ را بسازند. این باتری با طراحی ویژه‌ای شامل مواد CeH2، 3CeH3@BaH2 و NaAlH4 ساخته شده و به‌ عنوان نخستین نمونه از این نوع معرفی شده است.

عملکرد نخستین باتری هیدرید یونی

این باتری در دمای اتاق، در ابتدا توانست ۹۸۴ میلی‌آمپر ساعت انرژی به ازای هر گرم ماده ذخیره کند.
بعد از ۲۰ بار شارژ و تخلیه، هنوز ۴۰۲ میلی‌آمپر ساعت بر گرم از ظرفیت خود را حفظ کرده بود.
ولتاژ آن به ۱.۹ ولت رسید.

این باتری برای نشان دادن کاربرد واقعی توانست یک لامپ LED زرد را روشن کند، که نشانه‌ای امیدوارکننده از حرکت این فناوری از مرحله نظری به آزمایش‌های عملی می‌باشد.

گامی مهم به سوی آینده انرژی پاک

پژوهشگران می‌گویند که استفاده از هیدروژن برای انتقال انرژی در باتری‌ها می‌تواند جلوی تشکیل ساختارهای فلزی خطرناک را بگیرد و راه را برای ساخت باتری‌هایی ایمن‌تر، بادوام‌تر و با عملکرد بهتر باز کند.

این فناوری پتانسیل بالایی برای کاربرد در حوزه‌های مختلف دارد، که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: