30. jaanuar 2024
(Nanowerki tähelepanu keskpunkt) Üleminek taastuvatele tuule- ja päikeseenergiale seisab silmitsi pöördelise takistusega taskukohaste suuremahuliste energiasalvestusvõimaluste puudumise tõttu. Ilma kulutõhusate võrgutaseme akudeta muudavad kõikumised ja katkestused säästva tootmise laialdase kasutuselevõtu ebapraktiliseks. Pärast paljutõotavaid edusamme selliste komponentide nagu päikesepaneelide ja tuuleturbiinide tootmiskulude vähendamisel on salvestustehnoloogia muutunud viimaseks takistuseks, mis tuleb kõrvaldada. Hoolimata juhtivate akutootjate intensiivsest uurimis- ja arendustegevusest on levinud liitiumioonkeemiatööstuses raske saavutada selle rakenduse jaoks vajalike madalate hindade, ohutuse, stabiilsuse ja pika tööea kombinatsiooni. Naatriumioonakude tärkav potentsiaal on taastanud jõupingutusi, kuid nende edu sõltub sobivate elektroodide väljatöötamisest ilma liigsete haruldaste või mürgiste materjalideta. aastal avaldatud artiklis Täiustatud funktsionaalsed materjalid (Teest valmistatud säästvad materjalid), kirjeldab Harvardi ülikooli dr Xingcai Zhangi juhitud meeskond üksikasjalikult oma suure jõudlusega naatriumioonaku anoodi väljatöötamist, kasutades teelehtede jäätmetest saadud uuenduslikku materjali. Tuginedes hiljutistele edusammudele, mis on muutnud naatriumioonakud elujõuliseks ja odavaks alternatiiviks levinud liitiumioontehnoloogiale, näitab teadlaste biomassist toodetud anood omadusi, mis võivad võimaldada järgmise põlvkonna taskukohase ja jätkusuutliku võrgutaseme energiasalvestust. Varasemad naatriumioonakude katsed on saavutanud madala hinna, kuid kannatasid liiga palju sellistes jõudluses nagu laadimisvõimsus, pikaealisus ja laadimiskiirus, et tõrjuda liitiumioonakude domineerimist. Suur osa sellest tuleneb fundamentaalsetest keemiaprobleemidest, kuna naatriumioonide suurem suurus piirab kiiret liikumist aku komponentides. Dr Zhangi teeleheanoodi keskne edu seisneb selles, kuidas see tasakaalustab neid loomupäraseid piiranguid. Lihtsa üheetapilise pürolüüsiprotsessi abil muudavad teadlased toored teelehe varred "kõvaks süsinikuks" materjaliks, mis on optimeeritud naatriumioonide säilitamiseks. Võrreldes olemasolevate süsinikupõhiste anoodidega, pakub meeskonna teejääkidest saadud kõva süsinik, nimega TS-1400-HCl, oluliselt paremaid näitajaid. See tagab 70% suurema algvõimsuse, 91% suurema efektiivsuse juba esimesel laadimis-/tühjenemistsüklil ja 7–9 korda pikema tööea 500 tsükli jooksul. Kriitiline on see, et TS-1400-HCl saavutab selle läbimurdelise jõudluse, kasutades skaleeritava tööstusprotsessi kaudu ainult odavaid põhikomponente.
TS-1400-HCl HRTEM-pilt. (Kordustrükk Wiley-VCH Verlagi loal) Teadlased omistavad TS-1400-HCl võimsuse struktuurilistele täiustustele, mida võimaldavad teelehe eelkäija varred ja strateegiline happetöötlus. Selle looduslikult poorne biomasstruktuur hõlbustab elektrolüütide läbitungimist, säilitades samal ajal naatriumioonide adsorptsiooni jaoks rohkelt defekte ja tühimikke. Happepesu eemaldab lisandid, mis põhjustasid toores vormis võimsuse vähenemise. Selle kahesuunalise lähenemisviisi tulemuseks on optimeeritud süsinikanood, mis annab grafiiditaoliste kihtide vahel laiendatud vahemaa, rikkalikud adsorptsioonikohad mikro- ja mesopoorides ning suurepärase struktuurse vastupidavuse korduval laadimisel. Spekroskoopilise analüüsi abil kinnitas dr Zhangi töörühm, et TS-1400-HCl naatriumioonide säilitamine toimub pinna adsorptsiooniprotsessi kaudu, täites poorid ja defektid, millele järgneb grafiitlehtede interkalatsioon, mis asub suuremal osal elektroodis. See topeltmehhanism, mis kasutab kohandatud biomassi kõva süsiniku tekstuuri tugevusi, kasutab materjali täielikult ära, et tagada suur võimsus ja elektriline tõhusus. Täisnaatriumiioonide mündielemendi tegelikud teostatavustestid kinnitasid veelgi TS-1400-HCl kandidaati masstootmise elektroodiks. Ilma stabiilsuse tagamiseks anoodi isegi presodeerimata on dr Zhangi teelehe täisrakk Na-ga3V2(PO.)4)3 katood saavutas endiselt erakordse pikaealisuse üle 1000 tsükli ja energiatiheduse, mis on konkurentsivõimeline kaubanduslike liitiumioonakudega. Sellised valmisoleku demonstratsioonid ilma spetsiaalse eeltöötluseta rõhutavad TS-1400-HCl elujõulisust ja kulutasuvust. Teadlaste hinnangul võimaldaks nende kõvade süsinikanoodide tootmiseks kasutatav odav happetöötlus ja lõõmutamine konkurentsivõimelise hinnaga umbes 5–7 dollarit kilogrammi kohta. Koos toores teelehe ressursside rohkusega – ainuüksi Hiina aastane toodang ületab 1 miljardi kg – usub dr Zhangi rühm, et nende biomassil on suur potentsiaal tõeliseks jätkusuutlikuks ja positiivseks keskkonnamõjuks kui peavoolu ja taskukohase akumaterjalina. Täiendavate katoodimaterjalide jätkuva uurimisega, mis keskendub kulude vähendamise asemel jõudluse maksimeerimisele, võivad elektroode, nagu TS-1400-HCl, integreerivad naatriumioonpatareid peagi avada suuremahuliste puhaste energiasalvestus- ja jaotussüsteemide massilise kasutuselevõtu. Jäätmete vattideks muutmisega jõuab odavate, vastupidavate ja maasõbralike võrguakude ilmumine sammukese lähemale.
– Michael on kolme Kuningliku Keemiaühingu raamatu autor:
Nanoühiskond: tehnoloogia piiride nihutamine,
Nanotehnoloogia: tulevik on väikeja
Nanotehnoloogia: oskused ja tööriistad, mis muudavad tehnoloogia nähtamatuks
Copyright ©
Nanowerk LLC
Hakka Spotlighti külalisautoriks! Liituge meie suure ja kasvava grupiga külaliskaastöölised. Kas olete äsja avaldanud teadusliku artikli või soovite nanotehnoloogia kogukonnaga jagada muid põnevaid arenguid? Siin on, kuidas avaldada saidil nanowerk.com.
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :on
- :on
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- küllus
- rohke
- Saavutada
- saavutada
- Saavutab
- üle
- Vastuvõtmine
- edendama
- ettemaksed
- Advent
- taskukohane
- pärast
- üksi
- alternatiiv
- an
- analüüs
- ja
- aastane
- taotlus
- lähenemine
- valdkondades
- ümber
- AS
- At
- Katsed
- autor
- saldod
- baas
- patareid
- aku
- BE
- usub,
- Shepherd
- vahel
- Miljard
- biomass
- tühi
- juhatus
- Raamatud
- piirid
- läbimurre
- Ehitus
- kuid
- by
- võimsused
- Võimsus
- süsinik
- rakk
- tsementeeritud
- keskus
- kesk-
- väljakutseid
- tasu
- laadimise
- odav
- keemia
- Chinas
- puhastama
- puhta energia
- lähemale
- Münt
- kombinatsioon
- kombineeritud
- kaubandus-
- kogukond
- Ettevõtted
- võrreldes
- konkurentsivõimeline
- täiendavad
- komponendid
- KINNITATUD
- jätkas
- muutma
- Maksma
- kulude vähendamine
- kuluefektiivne
- võiks
- tsükkel
- tsüklit
- kuupäev
- sügavam
- annab
- näitab
- Tihedus
- Tuletatud
- Vaatamata
- detailid
- & Tarkvaraarendus
- arenguid
- jaotus
- Ülekaal
- dr
- kahekordne
- dubleeritud
- efektiivsus
- jõupingutusi
- elektrolüüt
- tekkinud
- smirgel
- võimaldama
- lubatud
- energia
- energia tihedus
- lisaseadmed
- tagama
- keskkonna-
- hinnata
- Isegi
- ületab
- suurepärane
- erandlik
- ülemäärane
- põnev
- olemasolevate
- laiendatud
- kulud
- nägu
- hõlbustab
- teostatavus
- täitmine
- esimene
- kõikumine
- keskendunud
- Järgneb
- eest
- vorm
- Alates
- täis
- funktsionaalne
- põhiline
- edasi
- tulevik
- põlvkond
- saab
- gif
- suurem
- suuresti
- võre
- Grupp
- Kasvavad
- külaline
- Raske
- Harvardi
- Harvardi ülikool
- Olema
- Suur
- suur jõudlus
- rohkem
- hingedega
- Kuidas
- Kuidas
- HTTPS
- tõkkejooks
- pilt
- mõju
- paranenud
- in
- tööstus-
- odav
- omane
- esialgne
- uuenduslik
- selle asemel
- Integreerimine
- tihe
- sisse
- küsimustes
- IT
- ITS
- liituma
- jpg
- lihtsalt
- puudus
- suur
- suuremahuline
- suurem
- viimane
- kihid
- juhtivate
- Lahkuma
- Led
- võimendav
- peitub
- elu
- nagu
- piirangud
- logo
- pikaealisus
- kaotus
- Madal
- madalad hinnad
- odava
- tehtud
- mainstream
- tegema
- TEEB
- Tegemine
- Mass
- Massiline lapsendamine
- materjal
- materjalid
- mehhanism
- Meetrika
- Michael
- micro
- Kesk-
- liikumine
- palju
- nimi
- Nanotehnoloogia
- järgmine
- ei
- of
- maha
- on
- ONE
- ainult
- optimeeritud
- Valikud
- or
- Muu
- meie
- väljund
- üle
- paneelid
- Paber
- hõlvamine
- kohta
- jõudlus
- luba
- PHP
- Keskses
- Platon
- Platoni andmete intelligentsus
- PlatoData
- positiivne
- potentsiaal
- võim
- eelkäija
- levinud
- eelmine
- Hinnad
- hinnapoliitika
- Peamine
- protsess
- tootma
- Produktsioon
- paljutõotav
- annab
- avaldama
- avaldatud
- kirjastaja
- Lükkamine
- omadused
- R & D
- kiire
- HARULDANE
- Rates
- Töötlemata
- Valmisolek
- reaalne
- päris maailm
- hiljuti
- vähendamine
- vähendamine
- ülejäänud
- eemaldab
- Taastuv
- korduv
- nõutav
- teadustöö
- Teadlased
- Vahendid
- Tulemused
- säilitamine
- tugevus
- kuninglik
- ohutus
- skaalautuvia
- Skaala
- teaduslik
- Jaga
- lehed
- Saidid
- SUURUS
- oskused
- Ühiskond
- naatrium
- päikese-
- päikesepaneelid
- Solar Power
- Varsti
- spetsialiseeritud
- prožektor
- Stabiilsus
- varred
- Samm
- Veel
- ladustamine
- salvestusvõimalused
- lihtne
- Strateegiline
- tugevused
- sammud
- tugev
- struktuuriline
- struktuur
- võitlus
- oluliselt
- edu
- selline
- sobiv
- Pind
- Jätkusuutlikkus
- jätkusuutlik
- süsteemid
- kohandatud
- Tee
- meeskond
- Tehnoloogia
- testid
- et
- .
- Tulevik
- oma
- Need
- see
- kolm
- Läbi
- et
- liiga
- töövahendid
- üleminek
- ravi
- Pööramine
- alakriips
- Ülikool
- avamine
- Uudised
- peale
- URL
- kasutama
- Kasutatud
- kasutamine
- väga
- kaudu
- elujõulisus
- elujõuline
- pesemine
- Jäätmed
- Tee..
- kuigi
- laialt levinud
- tuul
- koos
- jooksul
- ilma
- oleks
- sa
- Sinu
- sephyrnet
- Zhang