30 Ιανουαρίου 2024
(Προβολέας Nanowerk) Η μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές αιολικής και ηλιακής ενέργειας αντιμετωπίζει ένα κομβικό εμπόδιο λόγω της έλλειψης προσιτών επιλογών αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Χωρίς οικονομικά αποδοτικές μπαταρίες σε επίπεδο δικτύου, τα προβλήματα διακυμάνσεων και διαλείψεων καθιστούν την ευρεία υιοθέτηση της βιώσιμης παραγωγής μη πρακτική. Μετά από πολλά υποσχόμενα βήματα για τη μείωση των εξόδων παραγωγής για εξαρτήματα όπως ηλιακούς συλλέκτες και ανεμογεννήτριες, η τεχνολογία αποθήκευσης έχει αναδειχθεί ως το τελευταίο εμπόδιο που απομένει να ξεπεραστεί. Παρά την έντονη έρευνα και ανάπτυξη από κορυφαίες εταιρείες μπαταριών, οι διαδεδομένες χημείες ιόντων λιθίου αγωνίζονται να επιτύχουν τον συνδυασμό χαμηλών τιμών, ασφάλειας, σταθερότητας και υψηλού κύκλου ζωής που απαιτείται για αυτήν την εφαρμογή. Το αναδυόμενο δυναμικό των μπαταριών ιόντων νατρίου έχει ενεργοποιήσει εκ νέου τις προσπάθειες, αλλά η επιτυχία τους εξαρτάται από την ανάπτυξη κατάλληλων ηλεκτροδίων χωρίς υπερβολικά σπάνια ή τοξικά υλικά. Σε έγγραφο που δημοσιεύτηκε στο Προηγμένα λειτουργικά υλικά («Βιώσιμα υλικά που προέρχονται από τσάι»), μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Xingcai Zhang στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ περιγράφει λεπτομερώς την ανάπτυξη μιας ανόδου μπαταρίας ιόντων νατρίου υψηλής απόδοσης χρησιμοποιώντας ένα καινοτόμο υλικό που προέρχεται από απόβλητα φύλλα τσαγιού. Αξιοποιώντας τις πρόσφατες εξελίξεις που έχουν κάνει τις μπαταρίες ιόντων νατρίου βιώσιμη και χαμηλού κόστους εναλλακτική λύση στην επικρατούσα τεχνολογία ιόντων λιθίου, η άνοδος βιομάζας των ερευνητών επιδεικνύει ιδιότητες που θα μπορούσαν να επιτρέψουν την επόμενη γενιά προσιτή και βιώσιμη αποθήκευση ενέργειας σε επίπεδο δικτύου. Προηγούμενες προσπάθειες για μπαταρίες ιόντων νατρίου είχαν χαμηλό κόστος, αλλά υπέφεραν πάρα πολύ σε τομείς απόδοσης όπως η χωρητικότητα φόρτισης, η μακροζωία και οι ρυθμοί φόρτισης για να αντικαταστήσουν την κυριαρχία των ιόντων λιθίου. Πολλά από αυτά προέρχονται από θεμελιώδεις προκλήσεις της χημείας, καθώς το μεγαλύτερο μέγεθος των ιόντων νατρίου περιορίζει την ταχεία κίνηση μέσα στα εξαρτήματα της μπαταρίας. Η κεντρική πρόοδος της ανόδου της άδειας του τσαγιού του Dr. Zhang έγκειται στον τρόπο που εξισορροπεί αυτούς τους εγγενείς περιορισμούς. Μέσω μιας απλής διαδικασίας πυρόλυσης ενός σταδίου, οι ερευνητές μετατρέπουν τους ακατέργαστους μίσχους φύλλων τσαγιού σε ένα υλικό «σκληρού άνθρακα» βελτιστοποιημένο για αποθήκευση ιόντων νατρίου. Σε σύγκριση με τις υπάρχουσες ανόδους με βάση τον άνθρακα, ο σκληρός άνθρακας που προέρχεται από απόβλητα τσαγιού της ομάδας, που ονομάζεται TS-1400-HCl, παρέχει σημαντικά βελτιωμένες μετρήσεις σε όλα τα επίπεδα. Παρέχει 70% υψηλότερη αρχική χωρητικότητα, 91% υψηλότερη απόδοση στον πρώτο κύκλο φόρτισης/εκφόρτισης και 7-9 φορές μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε 500 κύκλους. Σημαντικά, το TS-1400-HCl επιτυγχάνει αυτή την πρωτοποριακή απόδοση χρησιμοποιώντας μόνο φθηνά εξαρτήματα βάσης μέσω μιας κλιμακούμενης βιομηχανικής διαδικασίας.
Εικόνα HRTEM του TS-1400-HCl. (Αναδημοσίευση με άδεια από τον Wiley-VCH Verlag) Οι ερευνητές αποδίδουν τις ικανότητες του TS-1400-HCl σε δομικές βελτιώσεις που επιτρέπονται από τους πρόδρομους μίσχους των φύλλων τσαγιού και τη στρατηγική επεξεργασία με οξύ. Η φυσικά πορώδης δομή βιομάζας του διευκολύνει τη διείσδυση των ηλεκτρολυτών ενώ διατηρεί άφθονα ελαττώματα και κενά για την προσρόφηση ιόντων νατρίου. Το πλύσιμο με οξύ αφαιρεί ακαθαρσίες που οδήγησαν σε απώλεια χωρητικότητας σε ακατέργαστη μορφή. Αυτή η διττή προσέγγιση έχει ως αποτέλεσμα μια βελτιστοποιημένη άνοδο άνθρακα που προσδίδει διευρυμένη απόσταση μεταξύ στρωμάτων που μοιάζουν με γραφίτη, άφθονες θέσεις προσρόφησης σε μικροπόρους και μεσοπόρους και εξαιρετική δομική στιβαρότητα κατά την επαναλαμβανόμενη φόρτιση. Μέσω φασματοσκοπικής ανάλυσης, η ομάδα του Dr. Zhang επιβεβαίωσε ότι η αποθήκευση ιόντων νατρίου του TS-1400-HCl λαμβάνει χώρα μέσω μιας διαδικασίας επιφανειακής προσρόφησης που γεμίζει πόρους και ελαττώματα, ακολουθούμενη από παρεμβολή μεταξύ των φύλλων γραφίτη βαθύτερα στο χύμα ηλεκτρόδιο. Αυτός ο διπλός μηχανισμός, αξιοποιώντας τις αντοχές της προσαρμοσμένης υφής σκληρού άνθρακα από βιομάζα, κάνει πλήρη χρήση του υλικού για να εξασφαλίσει υψηλή χωρητικότητα και ηλεκτρική απόδοση. Οι πραγματικές δοκιμές σκοπιμότητας μιας πλήρους κυψέλης νομισμάτων ιόντων νατρίου ενίσχυσαν περαιτέρω την υποψηφιότητα του TS-1400-HCl ως ηλεκτροδίου μαζικής παραγωγής. Χωρίς καν να προκαλέσετε την άνοδο για να την προετοιμάσετε για σταθερότητα, το φύλλο τσαγιού του Dr. Zhang είναι πλήρες με ένα Na3V2(ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ4)3 Η κάθοδος εξακολουθούσε να επιτυγχάνει εξαιρετική μακροζωία πάνω από 1000 κύκλους και ενεργειακή πυκνότητα ανταγωνιστική με τις εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Τέτοιες επιδείξεις ετοιμότητας χωρίς εξειδικευμένη προεπεξεργασία υπογραμμίζουν τη βιωσιμότητα και τη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας του TS-1400-HCl. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η φθηνή επεξεργασία με οξύ και η ανόπτηση που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των ανθέων σκληρού άνθρακα θα επέτρεπε την ανταγωνιστική τιμολόγηση περίπου 5-7 $ ανά κιλό σε κλίμακα. Σε συνδυασμό με την αφθονία των ακατέργαστων πόρων φύλλων τσαγιού – η ετήσια παραγωγή μόνο της Κίνας υπερβαίνει το 1 δισεκατομμύριο κιλά – η ομάδα του Δρ. Ζανγκ πιστεύει ότι η προσέγγισή τους στη βιομάζα έχει ισχυρές δυνατότητες για πραγματική βιωσιμότητα και θετικό περιβαλλοντικό αντίκτυπο ως κύριο, προσιτό υλικό μπαταρίας. Με τη συνεχή έρευνα σε συμπληρωματικά υλικά καθόδου που επικεντρώνονται στη μεγιστοποίηση της απόδοσης αντί στη μείωση του κόστους, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου που ενσωματώνουν ηλεκτρόδια όπως το TS-1400-HCl θα μπορούσαν σύντομα να ξεκλειδώσουν τη μαζική υιοθέτηση συστημάτων αποθήκευσης και διανομής καθαρής ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Μετατρέποντας τα απόβλητα σε Watt, η εμφάνιση φθηνών, ανθεκτικών και φιλικών προς τη Γη μπαταριών δικτύου πλησιάζει ένα βήμα πιο κοντά.
– Ο Michael είναι συγγραφέας τριών βιβλίων από τη Royal Society of Chemistry:
Νανο-κοινωνία: Προώθηση των ορίων της τεχνολογίας,
Νανοτεχνολογία: Το μέλλον είναι μικροσκοπικό, να
Νανομηχανική: Οι δεξιότητες και τα εργαλεία που καθιστούν την τεχνολογία αόρατη
Copyright ©
Nanowerk LLC
Γίνετε συγγραφέας προσκεκλημένων! Εγγραφείτε στη μεγάλη και αναπτυσσόμενη ομάδα μας συμμετέχοντες. Μόλις δημοσιεύσατε μια επιστημονική εργασία ή έχετε άλλες συναρπαστικές εξελίξεις για κοινή χρήση με την κοινότητα νανοτεχνολογίας; Δείτε πώς μπορείτε να δημοσιεύσετε στο nanowerk.com.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :έχει
- :είναι
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- αφθονία
- άφθονος
- Κατορθώνω
- επιτευχθεί
- Επιτυγχάνει
- απέναντι
- Υιοθεσία
- εκ των προτέρων
- προκαταβολές
- έλευση
- προσιτές
- Μετά το
- alone
- εναλλακτική λύση
- an
- ανάλυση
- και
- ετήσιος
- Εφαρμογή
- πλησιάζω
- περιοχές
- γύρω
- AS
- At
- Προσπάθειες
- συγγραφέας
- ισορροπίες
- βάση
- μπαταρίες
- μπαταρία
- BE
- πιστεύει
- Berger
- μεταξύ
- Δισεκατομμύριο
- βιομάζα
- κενό
- επιτροπή
- Βιβλία
- όρια
- επανάσταση
- Κτίριο
- αλλά
- by
- ικανότητες
- Χωρητικότητα
- άνθρακας
- κύτταρο
- τσιμέντο
- Κέντρο
- κεντρικός
- προκλήσεις
- χρέωση
- φόρτισης
- φθηνά
- χημεία
- Κινέζικα
- καθαρός
- καθαρή ενέργεια
- πιο κοντά
- Κρυπτονόμισμα
- συνδυασμός
- σε συνδυασμό
- εμπορικός
- κοινότητα
- Εταιρείες
- σύγκριση
- ανταγωνιστική
- συμπληρωματικός
- εξαρτήματα
- ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΜΕΝΟΣ
- συνέχισε
- μετατρέψετε
- Κόστος
- μείωση κόστους
- αποδοτική
- θα μπορούσε να
- κύκλος
- κύκλους
- Ημερομηνία
- βαθύτερη
- παραδίδει
- καταδεικνύει
- πυκνότητα
- Συμπληρωματικός
- Παρά
- καθέκαστα
- Ανάπτυξη
- εξελίξεις
- διανομή
- Επικράτηση
- dr
- διπλός
- μεταγλωττισμένο
- αποδοτικότητα
- προσπάθειες
- ηλεκτρολύτης
- προέκυψαν
- σμυριδόπετρα
- ενεργοποιήσετε
- ενεργοποιημένη
- ενέργεια
- ενεργειακή πυκνότητα
- βελτιώσεις
- εξασφαλίζω
- περιβάλλοντος
- εκτίμηση
- Even
- υπερβαίνει
- έξοχος
- εξαιρετικός
- υπερβολική
- συναρπαστικός
- υφιστάμενα
- επεκτάθηκε
- έξοδα
- πρόσωπα
- διευκολύνει
- σκοπιμότητα
- πλήρωση
- Όνομα
- διακύμανση
- επικεντρώθηκε
- ακολουθείται
- Για
- μορφή
- από
- πλήρη
- λειτουργικός
- θεμελιώδης
- περαιτέρω
- μελλοντικός
- γενεά
- παίρνει
- gif
- μεγαλύτερη
- σε μεγάλο βαθμό
- Πλέγμα
- Group
- Μεγαλώνοντας
- Επισκέπτης
- Σκληρά
- Harvard
- Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ
- Έχω
- Ψηλά
- υψηλή απόδοση
- υψηλότερο
- μεντεσέδες
- Πως
- Πώς να
- HTTPS
- εμπόδιο
- εικόνα
- Επίπτωση
- βελτιωθεί
- in
- βιομηχανικές
- φτηνός
- συμφυής
- αρχικός
- καινοτόμες
- αντί
- Ενσωμάτωση
- έντονος
- σε
- θέματα
- IT
- ΤΟΥ
- ενταχθούν
- jpg
- μόλις
- Έλλειψη
- large
- μεγάλης κλίμακας
- μεγαλύτερος
- Επίθετο
- στρώματα
- που οδηγεί
- Άδεια
- Led
- μόχλευσης
- βρίσκεται
- ζωή
- Μου αρέσει
- περιορισμούς
- λογότυπο
- μακροβιότητα
- off
- Χαμηλός
- ΧΑΜΗΛΕΣ ΤΙΜΕΣ
- χαμηλού κόστους
- που
- Mainstream
- κάνω
- ΚΑΝΕΙ
- Κατασκευή
- Μάζα
- Μαζική υιοθεσία
- υλικό
- υλικά
- μηχανισμός
- Metrics
- Μιχαήλ
- μικρο
- Μέσο
- κίνηση
- πολύ
- όνομα
- νανοτεχνολογία
- επόμενη
- Όχι.
- of
- off
- on
- ONE
- αποκλειστικά
- βελτιστοποιημένη
- Επιλογές
- or
- ΑΛΛΑ
- δικός μας
- παραγωγή
- επί
- πάνελ
- Χαρτί
- διείσδυση
- για
- επίδοση
- άδεια
- PHP
- πιλοτικές
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- θετικός
- δυναμικού
- δύναμη
- πρόδρομος
- επικρατών
- προηγούμενος
- Τιμές
- τιμολόγηση
- Ακμή
- διαδικασια μας
- παράγει
- παραγωγή
- υποσχόμενος
- παρέχει
- δημοσιεύει
- δημοσιεύθηκε
- εκδότης
- Δραστήριος
- ιδιότητες
- Ε & Α
- γρήγορα
- ΣΠΑΝΙΟΣ
- Τιμές
- Ακατέργαστος
- Ετοιμότητα
- πραγματικός
- πραγματικό κόσμο
- πρόσφατος
- μείωση
- μείωση
- υπόλοιπα
- Αφαιρεί
- Ανανεώσιμος
- επανειλημμένες
- απαιτείται
- έρευνα
- ερευνητές
- Υποστηρικτικό υλικό
- Αποτελέσματα
- συγκράτησης
- ευρωστία
- βασιλικός
- Ασφάλεια
- επεκτάσιμη
- Κλίμακα
- επιστημονικός
- Κοινοποίηση
- φύλλα
- Sites
- Μέγεθος
- δεξιότητες
- Κοινωνία
- νάτριο
- ηλιακός
- ηλιακούς συλλέκτες
- Ηλιακή Ενέργεια
- Σύντομα
- ειδικευμένος
- Προβολέας θέατρου
- σταθερότητα
- στελέχη
- Βήμα
- Ακόμη
- χώρος στο δίσκο
- επιλογές αποθήκευσης
- ειλικρινής
- Στρατηγική
- δυνατά
- άλματα
- ισχυρός
- κατασκευαστικός
- δομή
- Πάλη
- ουσιαστικά
- επιτυχία
- τέτοιος
- κατάλληλος
- Επιφάνεια
- Βιωσιμότητα
- βιώσιμης
- συστήματα
- επειξειργασμένος από ραπτήν
- Τσάι
- Τεχνολογία
- δοκιμές
- ότι
- Η
- Το μέλλον
- τους
- Αυτοί
- αυτό
- τρία
- Μέσω
- προς την
- πολύ
- εργαλεία
- μετάβαση
- θεραπεία
- Στροφή
- κατω παυλα
- πανεπιστήμιο
- ξεκλειδώσετε
- ενημερώσεις
- επάνω σε
- URL
- χρήση
- μεταχειρισμένος
- χρησιμοποιώντας
- πολύ
- μέσω
- βιωσιμότητα
- βιώσιμος
- πλύσιμο
- Απόβλητα
- Τρόπος..
- ενώ
- διαδεδομένη
- άνεμος
- με
- εντός
- χωρίς
- θα
- εσείς
- Σας
- zephyrnet
- Zhang