اكتشف الفريق سعة تخزين كبيرة في البطاريات القائمة على الماء

اكتشف الفريق سعة تخزين كبيرة في البطاريات القائمة على الماء

الطابع الزمني: 4 أبريل 2023 ، الساعة 4:24 صباحًا
عقدة المصدر: 2563051
04 أبريل 2023 (أخبار Nanowerkاكتشف الباحثون في جامعة تكساس إيه آند إم فرقًا بنسبة 1,000% في سعة تخزين أقطاب البطارية الخالية من المعادن والتي تعتمد على الماء. وتختلف هذه البطاريات عن بطاريات الليثيوم أيون التي تحتوي على الكوبالت. ينبع هدف المجموعة المتمثل في البحث عن بطاريات خالية من المعادن من التحكم بشكل أفضل في سلسلة التوريد المحلية حيث يتم الاستعانة بمصادر خارجية للكوبالت والليثيوم. هذه الكيمياء الأكثر أمانًا ستمنع أيضًا حرائق البطاريات. نشر أستاذ الهندسة الكيميائية الدكتور جودي لوتكينهاوس وأستاذ الكيمياء المساعد الدكتور دانيال تابور النتائج التي توصلوا إليها حول البطاريات الخالية من الليثيوم في مواد الطبيعة ("دور الإلكتروليت في البوليمرات الجذرية غير المترافقة لأقطاب تخزين الطاقة المائية الخالية من المعادن"). نص أستاذ الهندسة الكيميائية د. جودي لوتكنهاوس وأستاذ الكيمياء المساعد د. اكتشف دانييل تابور سعة تخزينية كبيرة في البطاريات المائية. (الصورة: شركة Texas A&M Engineering) قال لوتكينهاوس: "لن يكون هناك حرائق في البطاريات بعد الآن لأنها تعتمد على الماء". "في المستقبل، إذا كان من المتوقع حدوث نقص في المواد، فإن سعر بطاريات الليثيوم أيون سوف يرتفع بشكل كبير. إذا كانت لدينا هذه البطارية البديلة، فيمكننا اللجوء إلى هذه الكيمياء، حيث يكون العرض أكثر استقرارًا لأنه يمكننا تصنيعها هنا في الولايات المتحدة والمواد اللازمة لتصنيعها موجودة هنا. وقال لوتكينهاوس إن البطاريات المائية تتكون من كاثود وإلكتروليت وأنود. الكاثودات والأنودات عبارة عن بوليمرات يمكنها تخزين الطاقة، والإلكتروليت عبارة عن ماء ممزوج بأملاح عضوية. يعتبر الإلكتروليت هو المفتاح لتوصيل الأيونات وتخزين الطاقة من خلال تفاعلاته مع القطب. وقالت: "إذا انتفخ القطب الكهربائي كثيرًا أثناء ركوب الدراجات، فلن يتمكن من توصيل الإلكترونات بشكل جيد، مما يؤدي إلى فقدان الأداء بالكامل". "أعتقد أن هناك فرقًا بنسبة 1,000% في سعة تخزين الطاقة، اعتمادًا على اختيار المنحل بالكهرباء بسبب تأثيرات التورم." وفقًا لمقالهم، تعد البوليمرات الجذرية النشطة في الأكسدة وغير المترافقة (الأقطاب الكهربائية) مرشحة واعدة للبطاريات المائية الخالية من المعادن بسبب جهد التفريغ العالي للبوليمرات وحركية الأكسدة والاختزال السريعة. التفاعل معقد ويصعب حله بسبب النقل المتزامن للإلكترونات والأيونات وجزيئات الماء. "لقد أظهرنا طبيعة تفاعل الأكسدة والاختزال من خلال فحص الشوارد المائية ذات الطابع الكوني/الفوضوي المتفاوت باستخدام التوازن الدقيق لبلورات الكوارتز الكهروكيميائية مع مراقبة التبديد في مجموعة من الفترات الزمنية"، وفقًا للباحثين في المقال. أكملت مجموعة تابور البحثية الجهود التجريبية بالمحاكاة والتحليل الحسابي. أعطت عمليات المحاكاة نظرة ثاقبة للصورة الجزيئية المجهرية للبنية والديناميكيات. "غالبًا ما تعمل النظرية والتجربة معًا بشكل وثيق لفهم هذه المواد. وقال تابور: "أحد الأشياء الجديدة التي نقوم بها حسابيًا في هذه الورقة هو أننا نقوم بالفعل بشحن القطب إلى حالات شحن متعددة ونرى كيف تستجيب البيئة المحيطة لهذا الشحن". لاحظ الباحثون بشكل مجهري ما إذا كان كاثود البطارية يعمل بشكل أفضل في وجود أنواع معينة من الأملاح من خلال قياس كمية الماء والملح التي تدخل البطارية بالضبط أثناء تشغيلها. وقال: "لقد فعلنا ذلك لشرح ما تم ملاحظته تجريبيا". "الآن، نود توسيع عمليات المحاكاة لدينا لتشمل الأنظمة المستقبلية. كنا بحاجة إلى تأكيد نظريتنا حول القوى التي تحرك هذا النوع من حقن الماء والمذيبات. "مع هذه التكنولوجيا الجديدة لتخزين الطاقة، يعد هذا بمثابة دفعة للأمام نحو بطاريات خالية من الليثيوم.

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك