Noua baterie pe bază de hidrogen funcționează la temperaturi mult mai scăzute – promisiunea unei durate de viață extinse pentru bateriile vehiculelor electrice

O nouă descoperire în domeniul stocării energiei hidrogene ar putea revoluționa bateriile viitoarelor mașini electrice, permitându-le să renunțe la bateriile tradiționale pe bază de litiu-ion. Cercetătorii de la Institutul de Știință din Tokyo au dezvoltat o baterie pe bază de hidrogen care utilizează hidrură de magneziu ca anod și gaz hidrogen ca catod, împreună cu un electrolit solid cu structură cristalină.

Potrivit unui studiu publicat pe 18 septembrie în revista științifică Science, această baterie poate opera la temperaturi de 90 de grade Celsius, mult sub intervalul de 300-400 de grade Celsius necesar metodelor actuale de stocare a hidrogenului în stare solidă.

“Proprietățile bateriei noastre de stocare a hidrogenului nu erau realizabile prin metode termale convenționale sau electroliti lichizi, oferind o bază pentru sisteme eficiente de stocare a hidrogenului, potrivite pentru utilizare ca purtătoare de energie”, a declarat Takashi Hirose, autor principal al studiului și profesor asociat la Institutul de Cercetări Chimice al Universității Kyoto.

Diferența majoră față de bateriile cu componente solide existente și celulele de combustibil pe hidrogen constă în temperaturile de operare scăzute necesare și în eficiența sporită. Noua baterie hidrogen atinge capacitatea teoretică completă de stocare a anodului de MgH2 și o conductivitate ionică ridicată la temperatura camerei.

Nucleul acestei baterii este electrolitul său solid, compus din hidrură de bariu, calcii și sodiu, cu o structură cristalină care oferă stabilitate electrochimică ridicată și o bună conductivitate ionică, în special pentru ioni de hidrogen, la temperaturi relativ scăzute.

În funcționare, bateria se comportă similar cu una litiu-ion, cu diferența că utilizează ioni de hidrură cu sarcină negativă care pot traversa structura sa cristalină. La descărcare, gazul de hidrogen din catod suferă o reacție chimică prin care este redus la ioni de hidrură care se deplasează prin electrolit către anodul de magneziu, unde sunt oxidați pentru a forma MgH2. În acest proces, are loc o reacție de oxidare-reducere, iar anodul încărcat negativ pierde electroni care trec printr-un circuit extern către catod, acum încărcat pozitiv, livrând astfel energie dispozitivelor sau sistemelor conectate.

Încărcarea se face invers, o sursă externă de energie provocând reacții de oxidare-reducere, unde anodul de MgH2 eliberează ioni de hidrură care trec prin electrod pentru a fi apoi oxidați.