Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Prof. CHEN Wei di Universiti Sains dan Teknologi China (USTC) telah memperkenalkan sistem bateri kimia baharu yang menggunakan gas hidrogen sebagai anod. Kajian itu diterbitkan dalamAngewandte Chemie Edisi Antarabangsa.
Hidrogen (H2) telah mendapat perhatian sebagai pembawa tenaga boleh diperbaharui yang stabil dan kos efektif kerana sifat elektrokimianya yang menguntungkan. Walau bagaimanapun, bateri berasaskan hidrogen tradisional terutamanya menggunakan H2sebagai katod, yang mengehadkan julat voltannya kepada 0.8–1.4 V dan mengehadkan kapasiti simpanan tenaga keseluruhannya. Untuk mengatasi batasan, pasukan penyelidik mencadangkan pendekatan baru: menggunakan H2sebagai anod untuk meningkatkan ketumpatan tenaga dan voltan kerja dengan ketara. Apabila dipasangkan dengan logam litium sebagai anod, bateri mempamerkan prestasi elektrokimia yang luar biasa.
Skema bateri Li−H. (Imej oleh USTC)
Para penyelidik mereka bentuk prototaip sistem bateri Li-H, menggabungkan anod logam litium, lapisan resapan gas bersalut platinum yang berfungsi sebagai katod hidrogen, dan elektrolit pepejal (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, atau LATP). Konfigurasi ini membolehkan pengangkutan ion litium yang cekap sambil meminimumkan interaksi kimia yang tidak diingini. Melalui ujian, bateri Li-H menunjukkan ketumpatan tenaga teori 2825 Wh/kg, mengekalkan voltan stabil sekitar 3V. Selain itu, ia mencapai kecekapan pergi balik (RTE) yang luar biasa sebanyak 99.7%, menunjukkan kehilangan tenaga yang minimum semasa kitaran pengecasan dan nyahcas, sambil mengekalkan kestabilan jangka panjang.
Untuk meningkatkan lagi kecekapan kos, keselamatan dan kesederhanaan pembuatan, pasukan itu membangunkan bateri Li-H tanpa anod yang menghapuskan keperluan untuk logam litium prapasang. Sebaliknya, bateri menyimpan litium daripada garam litium (LiH2PO4dan LiOH) dalam elektrolit semasa mengecas. Versi ini mengekalkan kelebihan bateri Li-H standard sambil memperkenalkan faedah tambahan. Ia membolehkan penyaduran dan pelucutan litium yang cekap dengan kecekapan Coulombic (CE) sebanyak 98.5%. Selain itu, ia beroperasi dengan stabil walaupun pada kepekatan hidrogen yang rendah, mengurangkan pergantungan pada penyimpanan H₂ tekanan tinggi. Pemodelan pengiraan, seperti simulasi Density Functional Theory (DFT), telah dilakukan untuk memahami cara ion litium dan hidrogen bergerak dalam elektrolit bateri.
Kejayaan dalam teknologi bateri Li-H ini memberikan peluang baharu untuk penyelesaian storan tenaga termaju, dengan aplikasi berpotensi merangkumi grid tenaga boleh diperbaharui, kenderaan elektrik dan juga teknologi aeroangkasa. Berbanding dengan bateri nikel-hidrogen konvensional, sistem Li-H memberikan ketumpatan dan kecekapan tenaga yang dipertingkatkan, menjadikannya calon yang kuat untuk penyimpanan kuasa generasi akan datang. Versi tanpa anod meletakkan asas untuk bateri berasaskan hidrogen yang lebih kos efektif dan boleh skala.
Pautan Kertas:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Ditulis oleh ZHENG Zihong, Disunting oleh WU Yuyang)
Masa siaran: Mac-12-2025