دانشمندان برای نخستین بار موفق به توسعه نمونهای از باتری یون هیدرید قابل شارژ شدند که میتواند افق تازهای برای فناوریهای ذخیرهسازی انرژی پاک و ایمن رقم بزند.
به گزارش تکناک، یونهای هیدرید (H⁻) به دلیل جرم بسیار پایین و پتانسیل بالای اکسایش و کاهش، سالها است که به عنوان گزینهای جذاب برای استفاده در دستگاههای الکتروشیمیایی مطرح شدهاند. با وجود این، نبود الکترولیتی که بتواند در عین فراهم کردن رسانایی سریع یونها، پایداری حرارتی و سازگاری با الکترودها را تضمین کند، پیشرفت در این حوزه را با محدودیت جدی روبهرو کرده بود.
اکنون تیمی پژوهشی به سرپرستی پروفسور پینگ چن از مؤسسه فیزیک شیمی دالیان (DICP) وابسته به آکادمی علوم چین (CAS) توانسته است این مانع را برطرف کند. طبق گزارشی که 17 سپتامبر 2025 در ژورنال معتبر Nature منتشر شد، این گروه موفق به ساخت یک الکترولیت نوآورانه با ساختار هسته–پوسته شده و با استفاده از آن نخستین باتری یون هیدرید قابل شارژ در دمای اتاق را مونتاژ کرده است.
پژوهشگران در این دستاورد، با الهام از طراحی هتروجانکشن، ترکیب جدیدی به نام 3CeH3@BaH2 سنتز کردند. در این ساختار، هستهای از CeH3 که رسانایی بالای یون هیدرید را دارد با لایهای نازک از BaH2 پوشانده شده است. این طراحی ترکیبی، رسانش سریع یون هیدرید را در دمای اتاق ممکن میسازد و در عین حال پایداری حرارتی و الکتروشیمیایی بالایی ارائه میدهد. به گفته دانشمندان، این ویژگیها همان گزینهای بود که تاکنون فناوری باتریهای یون هیدرید به آن نیاز داشت.
گام بعدی پژوهشگران، مونتاژ یک باتری تمامجامد بر پایه این الکترولیت بود. آنها پیکربندی CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4 را انتخاب کردند که در آن، NaAlH4 به عنوان ماده فعال کاتد به کار رفت. نتایج آزمایشها نشان داد که الکترود مثبت این باتری در دمای اتاق توانست در نخستین چرخه، ظرفیتی معادل 984 میلیآمپر ساعت بر گرم ارائه دهد. این ظرفیت حتی پس از 20 چرخه شارژ و دشارژ همچنان 402 میلیآمپر ساعت بر گرم باقی ماند، که از پایداری نسبی سیستم حکایت دارد.
علاوه بر این، زمانی که باتری در حالت پشتهای قرار گرفت، توانست با ولتاژ 1.9 ولت یک چراغ LED زردرنگ را روشن کند. پژوهشگران این آزمایش را نمونهای عملی برای نشان دادن کاربردپذیری فناوری جدید معرفی کردند.
یکی از مزایای مهم فناوری جدید این است که به جای یونهای فلزی مانند لیتیوم، از هیدروژن به عنوان حامل بار استفاده میکند. همین موضوع مانع تشکیل ساختارهای سوزنیشکل موسوم به دندریت میشود؛ پدیدهای که در باتریهای لیتیومیونی میتواند باعث کاهش عمر مفید یا حتی بروز آتشسوزی شود. به این ترتیب، باتری یون هیدرید قابل شارژ علاوه بر ظرفیت بالا، ایمنی بیشتری نیز به همراه دارد.
پژوهشگران تأکید کردهاند که مواد هیدریدی، قابلیت تنظیم و اصلاح زیادی دارند و همین موضوع زمینهساز توسعه نسل جدیدی از باتریها خواهد شد، که هم کارآمدتر و هم پایدارتر از فناوریهای کنونی هستند. با توجه به نیاز جهانی به منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر، این دستاورد میتواند راه را برای تولید انبوه و استفاده صنعتی از باتریهای یون هیدرید در آیندهای نه چندان دور هموار کند.
به گفته پروفسور پینگ چن و همکاران او، هنوز مسیر زیادی تا تجاریسازی این فناوری باقی مانده است، اما نتایج بهدستآمده نشان میدهد که باتریهای یون هیدرید میتوانند به یکی از گزینههای اصلی ذخیرهسازی انرژی در قرن آینده تبدیل شوند؛ جایگزینی که ضمن افزایش بازدهی، ایمنی و پایداری زیستمحیطی بیشتری را به همراه خواهد داشت.
