चीन के विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) के प्रोफ़ेसर चेन वेई के नेतृत्व में एक शोध दल ने एक नई रासायनिक बैटरी प्रणाली विकसित की है जो एनोड के रूप में हाइड्रोजन गैस का उपयोग करती है। यह अध्ययन में प्रकाशित हुआ था।एंजवेन्टे केमी अंतर्राष्ट्रीय संस्करण.
हाइड्रोजन (H2) ने अपने अनुकूल विद्युत-रासायनिक गुणों के कारण एक स्थिर और लागत-प्रभावी नवीकरणीय ऊर्जा वाहक के रूप में ध्यान आकर्षित किया है। हालाँकि, पारंपरिक हाइड्रोजन-आधारित बैटरियाँ मुख्यतः H का उपयोग करती हैं।2कैथोड के रूप में, जो उनकी वोल्टेज सीमा को 0.8-1.4 V तक सीमित कर देता है और उनकी समग्र ऊर्जा भंडारण क्षमता को सीमित कर देता है। इस सीमा को दूर करने के लिए, शोध दल ने एक नया तरीका प्रस्तावित किया: H का उपयोग2एनोड के रूप में लिथियम को ऊर्जा घनत्व और कार्यशील वोल्टेज में उल्लेखनीय वृद्धि के लिए इस्तेमाल किया गया। एनोड के रूप में लिथियम धातु के साथ जोड़े जाने पर, बैटरी ने असाधारण विद्युत-रासायनिक प्रदर्शन प्रदर्शित किया।
Li−H बैटरी का योजनाबद्ध चित्र। (USTC द्वारा चित्र)
शोधकर्ताओं ने एक प्रोटोटाइप Li-H बैटरी प्रणाली तैयार की, जिसमें लिथियम धातु एनोड, हाइड्रोजन कैथोड के रूप में काम करने वाली प्लैटिनम-लेपित गैस प्रसार परत और एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट (Li) शामिल है।1.3Al0.3Ti1.7(पीओ4)3, या LATP)। यह विन्यास अवांछित रासायनिक अंतःक्रियाओं को न्यूनतम रखते हुए कुशल लिथियम आयन परिवहन की अनुमति देता है। परीक्षणों के माध्यम से, Li-H बैटरी ने 2825 Wh/kg का सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व प्रदर्शित किया, जिससे लगभग 3V का स्थिर वोल्टेज बना रहा। इसके अतिरिक्त, इसने 99.7% की उल्लेखनीय राउंड-ट्रिप दक्षता (RTE) प्राप्त की, जो चार्जिंग और डिस्चार्जिंग चक्रों के दौरान न्यूनतम ऊर्जा हानि का संकेत देती है, जबकि दीर्घकालिक स्थिरता बनाए रखती है।
लागत-कुशलता, सुरक्षा और निर्माण की सरलता को और बेहतर बनाने के लिए, टीम ने एक एनोड-मुक्त Li-H बैटरी विकसित की है जो पहले से स्थापित लिथियम धातु की आवश्यकता को समाप्त करती है। इसके बजाय, बैटरी लिथियम लवणों (LiH) से लिथियम जमा करती है।2PO4चार्जिंग के दौरान इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम-हाइड्रॉक्साइड (LiOH) और LiOH (LiOH) को अवशोषित करता है। यह संस्करण मानक Li-H बैटरी के लाभों को बरकरार रखते हुए अतिरिक्त लाभ भी प्रदान करता है। यह 98.5% की कूलम्बिक दक्षता (CE) के साथ कुशल लिथियम प्लेटिंग और स्ट्रिपिंग को सक्षम बनाता है। इसके अलावा, यह कम हाइड्रोजन सांद्रता पर भी स्थिर रूप से कार्य करता है, जिससे उच्च-दाब H₂ भंडारण पर निर्भरता कम हो जाती है। बैटरी के इलेक्ट्रोलाइट के भीतर लिथियम और हाइड्रोजन आयन कैसे गति करते हैं, यह समझने के लिए घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (DFT) सिमुलेशन जैसे कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग का उपयोग किया गया।
Li-H बैटरी तकनीक में यह सफलता उन्नत ऊर्जा भंडारण समाधानों के लिए नए अवसर प्रस्तुत करती है, जिनके संभावित अनुप्रयोग नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड, इलेक्ट्रिक वाहन और यहाँ तक कि एयरोस्पेस तकनीक तक फैले हुए हैं। पारंपरिक निकल-हाइड्रोजन बैटरियों की तुलना में, Li-H प्रणाली बेहतर ऊर्जा घनत्व और दक्षता प्रदान करती है, जो इसे अगली पीढ़ी के ऊर्जा भंडारण के लिए एक मज़बूत उम्मीदवार बनाती है। एनोड-मुक्त संस्करण अधिक लागत-प्रभावी और स्केलेबल हाइड्रोजन-आधारित बैटरियों की नींव रखता है।
पेपर लिंक:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(झेंग ज़िहोंग द्वारा लिखित, वू युयांग द्वारा संपादित)
पोस्ट करने का समय: मार्च-12-2025