Водневі батареї можуть бути запорукою майбутнього для зеленої енергетики. (Зображення: peterschreiber.media/Shutterstock)
Майбутні електромобілі можуть відмовитися від літій-іонних акумуляторів завдяки новому прориву в накопиченні водневої енергії за набагато нижчих температур, ніж це було можливо раніше.
Дослідники з Токійського інституту науки створили водневий акумулятор, який використовує гідрид магнію як анод, газоподібний водень як катод, а також твердофазний електроліт із кристалічною структурою.
Вам може сподобатися
-
Самовідновлювальні «бетонні батареї» тепер у 10 разів кращі — одного дня вони зможуть живити міста, кажуть вчені
-
Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні
-
Прорив в електроніці означає, що наші пристрої одного дня можуть перестати виділяти зайве тепло, кажуть вчені
Водневі батареї з твердотільними компонентами, як і водневі паливні елементи, вже існують. Однак перші потребують високих робочих температур, тоді як другі мають труднощі з ефективністю, як літій-іонні батареї, а також мають труднощі зі зберіганням газоподібного водню під високим тиском. Але з цією новою водневою батареєю вчені досягли повної теоретичної ємності анода MgH2 та високої іонної провідності за кімнатної температури.
Міцний фундамент
Основою цього водневого акумулятора є його твердий електроліт. Електроліт, що складається з барію, кальцію та гідриду натрію, має кристалоподібну структуру, яка забезпечує як високу електрохімічну стабільність, так і високу іонну провідність, особливо щодо іонів водню, за відносно низьких температур.
Під час роботи акумулятор функціонує подібно до літій-іонного, за винятком того, що замість позитивно заряджених іонів, що рухаються через електроліт, цей новий акумулятор використовує гідрид-іони, які несуть негативний заряд і можуть проходити крізь його кристалічну структуру.
Під час подачі енергії (розрядки) газоподібний водень у катоді проходить через хімічну реакцію, яка відновлює його до гідрид-іонів, що рухаються через електроліт до магнієвого анода, де вони окислюються, утворюючи MgH2. У цьому стані відбуваються окислювально-відновні реакції (окисно-відновні реакції), в результаті яких негативно заряджений анод втрачає електрони. Вони течуть по зовнішньому колу до катода, який тепер має позитивний заряд, і таким чином постачає енергію до підключених пристроїв або систем.
Зворотне відбувається під час заряджання, коли зовнішнє джерело живлення викликає окисно-відновні реакції. Тут анод MgH2 вивільняє гідридні іони, які проходять через електрод, а потім окислюються на водневому електроді з утворенням газоподібного водню. Таким чином, електрони перетікають від H2-електрода до Mg-електрода, доки реакція відновлення більше не може відбуватися, що означає, що акумулятор повністю заряджений.
Завдяки такій конструкції акумулятора, газоподібний водень може зберігатися та вивільнятися в твердотільному елементі за потреби, з ємністю 2030 мАг на грам (для довідки, літій-іонні акумулятори зазвичай мають ємність від 154 до 203 мАг на грам, тоді як деякі з найкращих телефонів мають ємність літій-іонних акумуляторів 5000 мАг на весь елемент).
Хоча робоча температура знаходиться трохи нижче точки кипіння води, а це означає, що такий акумулятор не готовий для використання в повсякденних електронних пристроях, таких як смартфони чи ноутбуки, він може прокласти шлях до ефективнішого та простішого зберігання водню. Це, у свою чергу, може призвести до того, що електромобілі перейдуть на водневі акумулятори замість літій-іонних, які є важкими та схильні до деградації, а також зниження ефективності протягом терміну служби.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Новий алмазний транзистор — перший у світі, який прокладає шлях для високошвидкісних обчислень за найвищих температур
— Нова технологія акумуляторів для електромобілів може забезпечити 500-мильні поїздки на 500 миль за 12 хвилин зарядки
— «Північний» eVTOL побив власний рекорд у останньому випробувальному польоті — наближаючи нас до функціонуючих літаючих таксі
Краще зберігання водню без потреби в системах високого тиску, екстремальному охолодженні або високих робочих температурах може ще більше розширити можливості використання водню як зеленого джерела енергії. Це пояснюється тим, що він може запропонувати менший вуглецевий слід, ніж викопне паливо та сучасні водневі енергетичні системи.
Водень часто рекламується як один зі способів переходу до зеленої енергетики, хоча його виробництво, зберігання та використання в системах енергопостачання залишаються нішевою діяльністю. Якщо масштаби виробництва та впровадження у виробництво збільшаться, цей прорив у сфері акумуляторів може продовжувати просувати водень як паливо майбутнього.
Роланд Мур-Кольєр Навігація по соціальним посиланням
Роланд Мур-Кольєр — позаштатний автор для Live Science та головний редактор видання про споживчі технології TechRadar, де керує напрямком мобільних обчислень. На TechRadar, одному з найбільших веб-сайтів споживчих технологій у Великій Британії та США, він зосереджується на смартфонах і планшетах. Але крім цього, він використовує понад десятирічний досвід письменницької діяльності, щоб пропонувати людям історії, що охоплюють електромобілі (EV), еволюцію та практичне використання штучного інтелекту (ШІ), продукти змішаної реальності та варіанти використання, а також еволюцію обчислювальної техніки як на макрорівні, так і з точки зору споживача.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Самовідновлювальні «бетонні батареї» тепер у 10 разів кращі — одного дня вони зможуть живити міста, кажуть вчені
Ваші побутові гаджети незабаром можуть бути без батарейок — вчені створюють крихітні сонячні елементи, які можуть живитися від світла в приміщенні
Прорив в електроніці означає, що наші пристрої одного дня можуть перестати виділяти зайве тепло, кажуть вчені
Японський енергетичний прорив може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
Крихітний кріогенний пристрій скорочує теплові викиди квантових комп'ютерів у 10 000 разів — і його можуть запустити у 2026 році
Розпечена «піщана батарея» тепер опалює невелике фінське містечко
Найновіше в електромобілях
«Північний» eVTOL побив власний рекорд в останньому випробувальному польоті — наближаючи нас до функціонуючих літаючих таксі
Нова технологія акумуляторів для електромобілів може забезпечити 500-мильні поїздки на 500 миль за 12 хвилин зарядки
Зустрічайте китайський суперкар, який щойно побив рекорд швидкості електромобілів
Як «літаючі човни» доставляють електромобілі в океан — за допомогою Леброна Джеймса та Тома Брейді
Лазер розміром з пенні може допомогти безпілотним автомобілям бачити світ набагато чіткіше
Цей акумулятор електромобіля повністю заряджається всього за 18 секунд — і він щойно отримав зелене світло для масового виробництва
Останні новини
Моторошне зображення рідкісної гієни, що ховається в місті-привиді, отримало нагороду «Фотограф дикої природи року 2025»
Вчені стверджують, що вірусна «Чиказька щуряча нора» насправді не була створена пацюком
Астрономи виявили найпотужніше та найдальше «дивне радіоколо», яке коли-небудь бачили
Вчені виявили, що в магнітному полі Землі зростає величезне слабке місце
Новий водневий акумулятор може працювати в чотири рази холодніше, ніж раніше, що означає щільніші та довговічніші акумулятори для електромобілів.
Зв'язок між землетрусами в Каскадії та розломі Сан-Андреас виявлено через 30 років після того, як загублене судно натрапило на ключові дані
ОСТАННІ СТАТТІ
1. Вчені стверджують, що вірусна «Чиказька щуряча нора» насправді не була створена щуром.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зверніться до експертів Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
