യുഎസ്ടിസി ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ലിഥിയം-ഹൈഡ്രജൻ ഗ്യാസ് ബാറ്ററികൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു

ചൈനയിലെ സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി സർവകലാശാലയിലെ (യു‌എസ്‌ടി‌സി) പ്രൊഫ. ചെൻ വെയ്‌യുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു ഗവേഷണ സംഘം ഹൈഡ്രജൻ വാതകം ആനോഡായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പുതിയ കെമിക്കൽ ബാറ്ററി സംവിധാനം അവതരിപ്പിച്ചു. ഈ പഠനം ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.Angewandte Chemie അന്താരാഷ്ട്ര പതിപ്പ്.

ഹൈഡ്രജൻ (H₂അനുകൂലമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ കാരണം ) സ്ഥിരതയുള്ളതും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായ പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ വാഹകമായി ശ്രദ്ധ നേടിയിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, പരമ്പരാഗത ഹൈഡ്രജൻ അധിഷ്ഠിത ബാറ്ററികൾ പ്രധാനമായും H ഉപയോഗിക്കുന്നു₂ഒരു കാഥോഡ് എന്ന നിലയിൽ, ഇത് അവയുടെ വോൾട്ടേജ് പരിധി 0.8–1.4 V ആയി പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും അവയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഊർജ്ജ സംഭരണ ശേഷി പരിമിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. പരിമിതി മറികടക്കാൻ, ഗവേഷണ സംഘം ഒരു പുതിയ സമീപനം നിർദ്ദേശിച്ചു: H₂ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും പ്രവർത്തന വോൾട്ടേജും ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ആനോഡായി. ലിഥിയം ലോഹവുമായി ആനോഡായി ജോടിയാക്കിയപ്പോൾ, ബാറ്ററി അസാധാരണമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം പ്രകടിപ്പിച്ചു.

Li−H ബാറ്ററിയുടെ സ്കീമാറ്റിക്. (ചിത്രം: USTC)

ലിഥിയം ലോഹ ആനോഡ്, ഹൈഡ്രജൻ കാഥോഡായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന പ്ലാറ്റിനം പൂശിയ വാതക വ്യാപന പാളി, ഒരു ഖര ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് (Li) എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു പ്രോട്ടോടൈപ്പ് Li-H ബാറ്ററി സിസ്റ്റം ഗവേഷകർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു._{1.3.3 വർഗ്ഗീകരണം}Al_0.3Ti_{1.7 ഡെറിവേറ്റീവുകൾ}(പി.ഒ.₄)₃, അല്ലെങ്കിൽ LATP). ഈ കോൺഫിഗറേഷൻ അനാവശ്യ രാസ ഇടപെടലുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം കാര്യക്ഷമമായ ലിഥിയം അയോൺ ഗതാഗതം അനുവദിക്കുന്നു. പരിശോധനയിലൂടെ, Li-H ബാറ്ററി 2825 Wh/kg എന്ന സൈദ്ധാന്തിക ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത പ്രകടമാക്കി, ഏകദേശം 3V എന്ന സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ് നിലനിർത്തി. കൂടാതെ, ഇത് 99.7% എന്ന ശ്രദ്ധേയമായ റൗണ്ട്-ട്രിപ്പ് കാര്യക്ഷമത (RTE) കൈവരിച്ചു, ഇത് ദീർഘകാല സ്ഥിരത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ചാർജിംഗ്, ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളിൽ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ നഷ്ടം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ചെലവ്-കാര്യക്ഷമത, സുരക്ഷ, നിർമ്മാണ ലാളിത്യം എന്നിവ കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി, മുൻകൂട്ടി ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്ത ലിഥിയം ലോഹത്തിന്റെ ആവശ്യകത ഇല്ലാതാക്കുന്ന ഒരു ആനോഡ്-രഹിത Li-H ബാറ്ററി സംഘം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. പകരം, ബാറ്ററി ലിഥിയം ലവണങ്ങളിൽ നിന്ന് ലിഥിയം നിക്ഷേപിക്കുന്നു (LiH₂PO₄ചാർജിംഗ് സമയത്ത് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ LiOH) എന്നിവ ചേർക്കുന്നു. അധിക ആനുകൂല്യങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിനൊപ്പം സ്റ്റാൻഡേർഡ് Li-H ബാറ്ററിയുടെ ഗുണങ്ങൾ പതിപ്പ് നിലനിർത്തുന്നു. 98.5% കൂലോംബിക് കാര്യക്ഷമത (CE) ഉപയോഗിച്ച് ഇത് കാര്യക്ഷമമായ ലിഥിയം പ്ലേറ്റിംഗും സ്ട്രിപ്പിംഗും പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. മാത്രമല്ല, കുറഞ്ഞ ഹൈഡ്രജൻ സാന്ദ്രതയിൽ പോലും ഇത് സ്ഥിരതയോടെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഉയർന്ന മർദ്ദമുള്ള H₂ സംഭരണത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കുന്നു. ബാറ്ററിയുടെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനുള്ളിൽ ലിഥിയം, ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ എങ്ങനെ നീങ്ങുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ ഡെൻസിറ്റി ഫംഗ്ഷണൽ തിയറി (DFT) സിമുലേഷനുകൾ പോലുള്ള കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ മോഡലിംഗ് നടത്തി.

Li-H ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ ഈ മുന്നേറ്റം നൂതന ഊർജ്ജ സംഭരണ പരിഹാരങ്ങൾക്ക് പുതിയ അവസരങ്ങൾ നൽകുന്നു, പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ ഗ്രിഡുകൾ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ, എയ്‌റോസ്‌പേസ് സാങ്കേതികവിദ്യ എന്നിവയിൽ പോലും സാധ്യതയുള്ള പ്രയോഗങ്ങൾ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. പരമ്പരാഗത നിക്കൽ-ഹൈഡ്രജൻ ബാറ്ററികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, Li-H സിസ്റ്റം മെച്ചപ്പെട്ട ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും കാര്യക്ഷമതയും നൽകുന്നു, ഇത് അടുത്ത തലമുറയിലെ വൈദ്യുതി സംഭരണത്തിനുള്ള ശക്തമായ സ്ഥാനാർത്ഥിയാക്കുന്നു. ആനോഡ് രഹിത പതിപ്പ് കൂടുതൽ ചെലവ് കുറഞ്ഞതും അളക്കാവുന്നതുമായ ഹൈഡ്രജൻ അധിഷ്ഠിത ബാറ്ററികൾക്ക് അടിത്തറയിടുന്നു.

പേപ്പർ ലിങ്ക്:https://doi.org/10.1002/ange.202419663

(എഴുതിയത് ZHENG Zhong, എഡിറ്റ് ചെയ്തത് WU Yuyang)