Hidrit iyonları (H⁻), düşük kütleleri ve yüksek redoks potansiyelleri sayesinde geleceğin elektrokimyasal cihazları için cazip yük taşıyıcıları olarak görülüyor. Ancak bugüne dek hiçbir elektrolit, hızlı iyon hareketi, termal kararlılık ve elektrot uyumluluğunu aynı anda sağlayamadığı için ilerleme sınırlı kalmıştı. DICP’den Prof. Ping Chen liderliğindeki ekip, bu kilidi açan bir mimariyi tanımladı.
ÇEKİRDEK–KABUK TASARIM
Araştırmacılar, heteroeklem yaklaşımından esinlenerek CeH₃ çekirdeğini ince bir BaH₂ kabuğuyla kapsülleyen 3CeH₃@BaH₂ kompozit hidriti sentezledi. Tasarım, CeH₃’ün yüksek hidrit iyon iletkenliği ile BaH₂’nin kararlılığını birleştirerek oda sıcaklığında hızlı H⁻ iletimine imkan verirken, yüksek termal ve elektrokimyasal kararlılık sağlıyor.
TAM KATI HAL PROTOTİP
Ekip, katot aktif bileşeni olarak klasik bir hidrojen depolama malzemesi NaAlH₄’ü seçerek CeH₂ | 3CeH₃@BaH₂ | NaAlH₄ mimarisinde tamamen katı hal bir hidrit iyon pil prototipi kurdu. Pozitif elektrot, oda sıcaklığında ilk deşarjda 984 mAh/g kapasite verdi ve 20 çevrim sonunda 402 mAh/g kapasiteyi korudu. Yığılmış (stacked) konfigürasyonda çalışma voltajı 1,9 V’a ulaşarak sarı LED’i çalıştırdı; bu, pratik uygulanabilirlik açısından ikna edici bir gösterim oldu.
GÜVENLİK VE KARARLILIK
Teknoloji, yük taşıyıcı olarak hidrojeni kullanarak dendrit oluşumunu önleyen bir yol sunuyor. Böylece güvenli, verimli ve sürdürülebilir enerji depolama için yeni bir kapı aralanıyor. Hidrit bazlı malzemelerin ayarlanabilir özellikleri sayesinde, sistem mimarisinin performans/kararlılık dengesi uygulamaya göre optimize edilebiliyor.
ENERJİ DÖNÜŞÜM POTANSİYELİ
DICP’nin sonuçları, H⁻ iletken elektrolitlerde ‘hızlı iletim + yüksek kararlılık + elektrot uyumu’ üçlüsünü aynı platformda sağlayarak alandaki temel engellerden birini aşıyor. Araştırmacılar, çekirdek–kabuk yaklaşımının farklı hidrit bileşimlerine genişletilmesiyle temiz enerji depolama ve dönüşüm teknolojilerinde yeni nesil, güvenli ve yüksek performanslı pillerin mümkün olacağını değerlendiriyor.
