Nhóm nghiên cứu Trung Quốc phát triển pin nguyên mẫu ion hydrua mới

Nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học Chen Ping, Cao Hujun và Zhang Weijin từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên, thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, gần đây đã đạt được tiến bộ quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng vật dẫn ion hydrua, thành công phát triển pin nguyên mẫu ion hydrua mới. Kết quả liên quan được công bố trên tạp chí học thuật uy tín Nature vào ngày 17 tháng 9.

Pin ion hydrua đại diện cho một con đường công nghệ lưu trữ năng lượng hoàn toàn mới, dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như lưu trữ năng lượng quy mô lớn, lưu trữ hydro, nguồn điện di động và nguồn điện đặc chủng.

Tương tự như pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi hiện nay, pin ion hydrua lưu trữ và giải phóng năng lượng thông qua sự di chuyển của ion hydrua. Tuy nhiên, do thiếu vật liệu điện phân đồng thời đáp ứng độ dẫn ion cao, độ dẫn điện tử thấp, độ ổn định nhiệt và điện hóa xuất sắc, cũng như khả năng tương thích tốt với vật liệu điện cực, pin ion hydrua trước đây vẫn ở giai đoạn khái niệm nguyên lý.

Năm 2018, nhóm nghiên cứu bắt đầu nghiên cứu về dẫn ion hydrua và đề xuất chiến lược "biến dạng mạng tinh thể để ức chế độ dẫn điện tử" vào năm 2023, phát triển vật dẫn ion hydrua siêu nhanh ở nhiệt độ phòng. Trên cơ sở này, nhóm nghiên cứu phủ một lớp mỏng hydrua bari có độ dẫn điện tử thấp và độ ổn định cao lên ceri trihydrua kém ổn định, tạo thành một hydrua phức hợp cấu trúc lõi-vỏ mới. Vật liệu này thể hiện khả năng dẫn ion hydrua nhanh ở nhiệt độ phòng, đồng thời có độ ổn định nhiệt và điện hóa xuất sắc, là một vật liệu điện phân lý tưởng.

Sử dụng vật liệu điện phân ion hydrua mới nói trên, nhóm nghiên cứu đã lắp ráp pin nguyên mẫu ion hydrua mới với vật liệu lưu trữ hydro cổ điển là hydrua nhôm natri làm cathode và ceri dihydrua nghèo hydro làm anode. Thành tựu này đánh dấu bước nhảy vọt từ khái niệm nguyên lý đến xác minh thực nghiệm pin ion hydrua của các nhà nghiên cứu Trung Quốc.