Гідрид-іони (H⁻) викликали інтерес як потенційні носії заряду для майбутніх електрохімічних пристроїв через їхню надзвичайно малу масу та високий окисно-відновний потенціал. Однак прогрес був обмеженим, оскільки жоден електроліт не зміг забезпечити поєднання швидкого руху іонів, термічної стабільності та сумісності з електродами, яких потребують такі системи.
Нещодавнє дослідження в журналі Nature повідомляє про прорив професора Пінг Чена та його команди з Далянського інституту хімічної фізики (DICP), що входить до складу Китайської академії наук (CAS). Дослідники створили новий тип гідрид-іонного електроліту типу «ядро-оболонка» та успішно зібрали перший прототип перезаряджуваної гідрид-іонної батареї.
Використовуючи дизайн, натхненний гетеропереходом, дослідники синтезували новий композитний гідрид ядро-оболонка, 3CeH3 @ BaH2, де тонка оболонка BaH2 інкапсулює CeH3. Ця структура використовує високу провідність гідрид-іонів CeH3 та стабільність BaH2, що забезпечує швидку провідність гідрид-іонів за кімнатної температури разом з високою термічною та електрохімічною стабільністю.
Прототип гідридно-іонного акумулятора
Крім того, дослідники створили повністю твердотільний прототип гідридно-іонного акумулятора CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4, використовуючи NaAlH4, класичний матеріал для зберігання водню, як активний компонент катода. Позитивний електрод акумулятора забезпечував початкову розрядну ємність 984 мАг/г за кімнатної температури та зберігав 402 мАг/г після 20 циклів.
У багатошаровій конфігурації робоча напруга досягала 1,9 В, живлячи жовту світлодіодну лампу, що було переконливим прикладом для практичного застосування.
Завдяки використанню водню як носія заряду, ця технологія дозволила уникнути утворення дендритів, прокладаючи шлях до безпечного, ефективного та сталого зберігання енергії. Завдяки регульованим властивостям матеріалів на основі гідридів, гідридно-іонні акумулятори мають величезний потенціал для зберігання та перетворення чистої енергії.