La batería recargable de hidrógeno y cloro funciona en un amplio rango de temperaturas

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las celdas de combustible de hidrógeno-cloro (H₂-Cl₂) ofrecen una cinética rápida, pero enfrentan desafíos en costos, eficiencia y reversibilidad.
• Las baterías recargables H2Cl son deseables para el almacenamiento de energía, pero técnicamente difíciles de desarrollar.
• Las baterías de cloro acuoso existentes luchan con el rendimiento a bajas temperaturas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una batería recargable H2Cl con un amplio rango de temperatura de funcionamiento.
• Para mejorar la reversibilidad y la estabilidad de las baterías H2Cl.
• Para permitir soluciones de almacenamiento de energía para entornos extremos.

Principales métodos:

• Diseñado un cátodo de carbono jerárquicamente poroso para el confinamiento efectivo de gas Cl2 y la activación redox de Cl2.
• Utilizó un electrolito anticongelante a base de ácido fosfórico para el funcionamiento a baja temperatura.
• El rendimiento de la batería sometido a ensayo en un amplio rango de temperaturas (de -70 a 40 °C), incluida la estabilidad y la capacidad de ciclo.

Principales resultados:

• Logró una batería recargable H2Cl funcionando estáticamente de -70 a 40 °C.
• Demostró una meseta de descarga a temperatura ambiente a ~ 1,15 V con más de 500 ciclos sin deterioro de la capacidad.
• Se observó una capacidad de descarga reversible de 282 mAh g^-1 a -70 °C y una eficiencia de Coulomb promedio del 91% durante más de 300 ciclos a -40 °C.

Conclusiones:

• La batería H₂-Cl₂ desarrollada muestra una promesa significativa para el almacenamiento de energía confiable en amplios rangos de temperatura.
• El cátodo de carbono jerárquicamente poroso y el electrolito anticongelante son clave para lograr una mayor reversibilidad y rendimiento a baja temperatura.
• Este trabajo presenta una estrategia viable para el avance de las baterías de cloro acuoso para aplicaciones exigentes de almacenamiento de energía.