科学家们开发了一种安全、经济的水基可充电电池，解决了目前用于储能系统（ESS）的锂离子电池的局限性。 他们的创新在于由二氧化锰和钯组成的复杂催化剂，可将危险的氢转化为水，同时保持安全性和性能。 这一突破为这些电池在ESS和其他行业的商业化打开了大门，为现有技术提供了更经济、更安全的替代方案。
今年夏天，地球正在经历极端天气模式，包括严重的热浪和强降雨。 在这个充满挑战的时代，采用可再生能源和加强相关基础设施作为保护地球的战略比以往任何时候都更加紧迫。 然而，由于可再生能源发电的不可避免性，这种方法面临着重大挑战，因为它依赖于不确定的变量，例如不稳定的天气条件。
因此，对可以在需要时存储和**电力的储能系统（ESS）的需求不断增长，但目前ESS中使用的锂离子电池（LIB）不仅**昂贵，而且容易发生火灾，因此迫切需要开发更便宜、更安全的替代品。
一项将氢气安全地转化为水的创新技术可提高电池安全性。 这一进步为更经济、更安全的水基可充电电池的商业化铺平了道路。
在水充电电池中，电池内部产生和积累氢气的原因。 资料来源**：韩国科学技术院。
水性充电电池的研究进展
由韩国科学技术院（KIST）储能研究中心的Oh， Si Hyoung博士领导的研究小组开发了一种高度安全的水基可充电电池，可以提供满足成本和安全需求的及时替代方案。
尽管可实现较低的能量密度，但水基可充电电池具有显着的经济优势，因为它们的原材料成本远低于锂离子电池。 然而，寄生水分解产生的氢气导致内部压力逐渐升高，最终耗尽电解液，这对电池的安全性构成极大威胁，使商品化变得困难。
提出了通过水再生方法确保水基可充电电池安全性的策略。 资料来源**：韩国科学技术院。
克服电池技术中的安全挑战
到目前为止，研究人员经常试图通过在表面安装保护层来规避这个问题，以尽量减少金属阳极和电解质之间的接触面积。 然而，在大多数情况下，金属阳极的腐蚀和随之而来的电解液中水的分解是不可避免的，氢气的持续积累可以在长期运行中产生潜在的**。
复合催化剂在激活水再生化学反应中的作用。 资料来源**：韩国科学技术院。
为了解决这个关键问题，研究团队开发了一种由二氧化锰和钯组成的复合催化剂，能够自动将电池内部产生的氢转化为水，从而确保电池的性能和安全性。
在正常情况下，二氧化锰不与氢气反应，但当加入少量钯时，氢气很容易被催化剂吸收并再生成水。 在装有新开发的催化剂的原型电池中，电池的内部压力保持在安全限值以下，并且没有观察到电解质消耗。
对未来储能的影响
该研究结果有效地解决了水电池中最令人担忧的安全问题之一，为未来ESS的商业应用向前迈进了一大步。 用更便宜、更安全的水电池代替锂电池甚至可能引发全球储能系统的快速增长。
韩国科学技术院（KAIST）的Oh， Si Hyoung博士说"该技术基于内置的主动安全机制，为水基可充电电池量身定制安全策略，通过该策略自动控制风险因素。 此外，它还可以应用于各种工业设施（如氢气厂、核电站等），其中氢气泄漏是保护公共安全的主要安全问题之一。 "
编译**：scitechdaily