Kínai kutatók létrehozták a működőképes prototípusát annak az akkumulátortechnológiának, ami a jövőben nagy áttörést hozhat a hidrogén tárolásának és használatának terén a szakértők szerint. A különleges akkumulátor nem lítiumon és egyéb, a hagyományos akkumulátorokban alkalmazott anyagokon alapul, hanem hidridionokon, amelyek egy plusz elektront tartalmazó hidrogénionok. Ezek az ionok nem mindig működnek elég stabil módon az akkumulátorok részeként, ezért a kutatóknak speciális megoldást kellett találni az energiatároló építéséhez.

“A kutatócsoport 2018 óta dolgozik ezen a kihíváson. Először 2023-ban fejlesztettek ki egy új anyagot, amely lehetővé teszi a hidridionok egyenletes mozgását alacsony hőmérsékleten.

Két évvel később megépítették az első teljesen szilárdtestű hidridion-akkumulátort. Most pedig újabb nagy lépést tettek előre.” - írta a kutatásról beszámoló People’s Daily Online, Kína állami hírügynöksége.

A tanulmányban a kutatók részletezik a hidrodionok előnyét: leírásuk szerint a hidridion (H⁻), amely a természetben egységnyi tömegre vetítve a legnagyobb elektronsűrűséggel és polarizálhatósággal rendelkezik, lehetővé teszi olyan elektrokémiai folyamatok kialakítását, amelyek alapvetően különböznek a meglévő, kationközvetített rendszerektől. Ez jelentős technológiai áttörések lehetőségét hordozza az energiatárolás és a kémiai átalakítás területén.

“Jelentős előrelépések történtek a hidridion-vezetéshez (H⁻) kapcsolódó anyagok és a H⁻-közvetített elektrokémiai eszközök fejlesztésében.

Ugyanakkor még nem sikerült kifejleszteni olyan gáz–szilárdtest hidridion-akkumulátort (g-HIB), amely H₂-t és fémeket használ az elektródák aktív anyagaiként, és amely nagy kapacitást valamint nagy energiasűrűséget kínálhat.” - írják a kutatók, akik most éppen egy ilyen fém-hidrogén rendszert, egy magnézium-hidrogéngáz rendszert alkottak a gáz-szilárdtest hidridion-akkumulátor megvalósítására.

Az Mg–H₂ rendszerben a hidrogéngáz és a magnézium is hidriddé alakul, miközben az akkumulátor energiát ad le, majd töltés közben a folyamat megfordul, és újra hidrogéngáz képződik, illetve szabadul fel. Az akkumulátor ezáltal alkalmat ad a hidrogén tárolására is. A tesztek alapján a prototípus működőképes, és 93,9 %-os hatékonyságot ért el, ami egyharmaddal nagyobb, mint a hagyományos hőalapú hidrogéntárolási módszereké a szakértők szerint.

A kutatók a speciális g-HIB rendszert egy másodlagos ionakkumulátorral (SIB) tervezik integrálni a későbbiekben, amellyel az elképzelések szerint egy új és rendkívül hatékony hidrogén–villamosenergia közös tárolási rendszert hozhatnak létre, ez pedig alapjaiban alakíthatja át a hidrogénenergia tárolási és átalakítási technológiáját.

(Fotó: Ping Chen et al., MAI-Image-2e)