Un equipo de investigación dirixido polo profesor CHEN Wei da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía da China (USTC) presentou un novo sistema de batería química que utiliza gas hidróxeno como ánodo. O estudo publicouse na revistaAngewandte Chemie Edición Internacional.
Hidróxeno (H2) gañou atención como un vector de enerxía renovable estable e rendible debido ás súas propiedades electroquímicas favorables. Non obstante, as baterías tradicionais baseadas en hidróxeno utilizan principalmente H2como cátodo, o que restrinxe o seu rango de tensión a 0,8–1,4 V e limita a súa capacidade total de almacenamento de enerxía. Para superar a limitación, o equipo de investigación propuxo unha nova estratexia: utilizar H2como ánodo para mellorar significativamente a densidade de enerxía e a tensión de traballo. Cando se combina con metal de litio como ánodo, a batería amosou un rendemento electroquímico excepcional.
Esquema da batería Li−H. (Imaxe de USTC)
Os investigadores deseñaron un prototipo de sistema de batería de litio-H, que incorpora un ánodo de litio metálico, unha capa de difusión de gas recuberta de platino que serve como cátodo de hidróxeno e un electrolito sólido (Li1.3Al0,3Ti1.7(Orde de pagamento)4)3, ou LATP). Esta configuración permite un transporte eficiente de ións de litio e minimiza as interaccións químicas non desexadas. Mediante probas, a batería Li-H demostrou unha densidade de enerxía teórica de 2825 Wh/kg, mantendo unha tensión constante duns 3 V. Ademais, conseguiu unha notable eficiencia de ida e volta (RTE) do 99,7 %, o que indica unha perda de enerxía mínima durante os ciclos de carga e descarga, mantendo ao mesmo tempo a estabilidade a longo prazo.
Para mellorar aínda máis a eficiencia de custos, a seguridade e a simplicidade de fabricación, o equipo desenvolveu unha batería de litio-H sen ánodos que elimina a necesidade de litio metálico preinstalado. En vez diso, a batería deposita litio a partir de sales de litio (LiH2PO4e LiOH) no electrolito durante a carga. A versión mantén as vantaxes da batería Li-H estándar, pero introduce beneficios adicionais. Permite un chapado e decapado de litio eficientes cunha eficiencia coulombiana (CE) do 98,5 %. Ademais, funciona de forma estable mesmo a baixas concentracións de hidróxeno, o que reduce a dependencia do almacenamento de H₂ a alta presión. Realizáronse modelaxes computacionais, como simulacións da teoría funcional da densidade (DFT), para comprender como se moven os ións de litio e hidróxeno dentro do electrolito da batería.
Este avance na tecnoloxía das baterías de Li-H presenta novas oportunidades para solucións avanzadas de almacenamento de enerxía, con aplicacións potenciais que abarcan as redes de enerxía renovables, os vehículos eléctricos e mesmo a tecnoloxía aeroespacial. En comparación coas baterías convencionais de níquel-hidróxeno, o sistema Li-H ofrece unha densidade e eficiencia de enerxía melloradas, o que o converte nun forte candidato para o almacenamento de enerxía de próxima xeración. A versión sen ánodo senta as bases para baterías baseadas en hidróxeno máis rendibles e escalables.
Ligazón ao documento:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Escrito por ZHENG Zihong, editado por WU Yuyang)
Data de publicación: 12 de marzo de 2025