Водород считается перспективным альтернативным топливом, поскольку в качестве побочного продукта выделяет только воду. Но его физические свойства создают настоящий инженерный кошмар. Газообразный водород занимает огромный объем; чтобы уменьшить его в тысячи раз, нужны либо сверхвысокое давление (до 700 атмосфер), либо температура жидкого гелия (-253 °C). Оба способа дороги, энергозатратны и опасны. Решением может стать химическое связывание водорода в твердых гидридах металлов, но этот метод требует высокой температуры для высвобождения газа. Новая батарея, созданная учеными из Китайской академии наук, обходит это ограничение.

В отличие от литий-ионных аккумуляторов, где носителем заряда служат ионы лития, здесь используются гидрид-ионы, отрицательно заряженные ионы водорода. Они крайне нестабильны, поэтому в практических батареях использовать их долгое время не удавалось. Команда ученых из КНР разработала твердый электролит, который позволяет гидрид-ионам устойчиво перемещаться при низких температурах, еще в 2023 году, а теперь создала работающий прототип с двумя электродами: магниевым металлом и газообразным водородом.

При разряде батареи водород превращается в гидрид-ионы, а магний становится гидридом магния. При заряде процесс идет в обратную сторону: гидрид магния разлагается, выделяя водород. Важнейшая особенность: в заряженном состоянии водород хранится в виде твердого гидрида металла внутри батареи — без давления, без холода и без риска утечки. Это делает систему одновременно аккумулятором энергии и контейнером для хранения топлива.

Прототип работает в диапазоне температур от –20 до +90 °C. Его начальная удельная емкость составила 1526 миллиампер-часов на грамм. После 60 циклов заряд-разряда сохранилось более 70% емкости. Чтобы показать масштабируемость, исследователи соединили десять маленьких батарей в один блок: он выдал более 2,4 вольта и успешно зажег светодиодную лампочку. Энергоэффективность системы — 93,9%, что на треть выше, чем у традиционных термических методов хранения водорода (например, нагрева гидридов для выделения газа), сообщает China Daily.

В отличие от существующих технологий, новая батарея не требует дорогих композитных баллонов высокого давления или криогенного оборудования. Она работает при комнатной температуре и обычном атмосферном давлении, что радикально снижает стоимость и повышает безопасность систем водородной энергетики. Потенциальные применения — от стационарных накопителей энергии для солнечных и ветровых электростанций до питания электромобилей с возможностью быстрой «заправки» путем замены гидридного электрода.

Смоделировав условия в земном ядре, геофизики из Китая пришли к выводу, что в центре нашей планеты находятся огромные запасы водорода — от девяти до 45 объемов мирового океана. Это открытие не только меняет представление о химическом составе Земли, но и ставит под сомнение теорию о том, что вода появилась на планете уже после ее формирования.