中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳維團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種超快超低溫氫氣-質(zhì)子電池。相關(guān)研究成果發(fā)表在2021年11月21日出版的《美國化學(xué)會雜志》。

水性質(zhì)子電池以其離子半徑小、重量輕等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是下一代網(wǎng)格存儲最有前景的能源技術(shù)之一。水性質(zhì)子電池的各種材料已經(jīng)被開發(fā)出來；然而，它們的全電池顯示出不理想的電化學(xué)性能，速率能力和循環(huán)穩(wěn)定性有限。

該文介紹了一種新型的水性質(zhì)子全電池，其在濃磷酸電解液中由氫氣陽極和普魯士藍(lán)模擬陰極驅(qū)動，具有顯著的倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性和超低溫性能。其操作包括陽極上的析氫/氧化-氧化還原反應(yīng)和陰極上的H+插入/提取反應(yīng)，同時在兩個電極之間僅進(jìn)行H+的理想轉(zhuǎn)移。制造的水性氫氣-質(zhì)子電池具有前所未有的高達(dá)960℃的充放電能力，功率密度高達(dá)36.5 kW kg–1，超長循環(huán)壽命超過35萬次。此外，該氫氣-質(zhì)子電池能夠在80°C的超低溫下正常工作，其室溫容量為54%，在60°C下穩(wěn)定工作，循環(huán)壽命為1150次。

研究工作為在極端條件下建造高性能水性質(zhì)子電池提供了新的機(jī)會，用于大規(guī)模儲能。