Анион водорода (H-) имеет низкую массу и высокий окислительно-восстановительный потенциал и считается перспективным носителем заряда в электрохимических устройствах следующего поколения. Тем не менее, отсутствие высокоэффективных электролитов с быстрой проводимостью анионов водорода, термостабильностью и совместимостью электродов препятствует его практическому применению.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда профессора Чэнь Пина из Даляньского института химической физики Академии наук Китая разработала новый водородно-анионный электролит со структурой ядра и оболочки и построила первую полностью твердотельную аккумуляторную водородно-анионную батарею при комнатной температуре.

Используя конструкцию гетероперехода, исследователи синтезировали новый тип композитного гидрида ядро-оболочка 3CeH3@BaH2, в котором тонкая оболочка BaH2 обернута CeH3. Эта структура сочетает в себе высокую проводимость анионов водорода CeH3 и стабильность BaH2, что позволяет ей достичь быстрой проводимости анионов водорода при комнатной температуре и обладает высокой термической и электрохимической стабильностью.

Кроме того, исследователи построили полностью твердотельную водородно-анионную батарею CeH 2|3CeH 3@BaH 2|NaAlH 4 с классическим материалом для хранения водорода NaAlH 4 в качестве активного компонента положительного электрода, емкость первого разряда положительного электрода которой составляет 984 мАч/г при комнатной температуре и сохраняет 402 мАч/г после 20 циклов.

В штабелированной конфигурации рабочее напряжение достигает 1,9 В для питания желтых светодиодных ламп, что является ярким примером для практического применения.

Эта технология использует водород в качестве носителя заряда, что позволяет избежать образования дендритов и закладывает основу для безопасного, эффективного и устойчивого хранения энергии. Водородно-анионные аккумуляторы обладают огромным потенциалом для хранения и преобразования чистой энергии благодаря их регулируемым свойствам на основе гидридных материалов.