Meeskond leiab veepõhistest akudest suure mahutavuse

04. aprill 2023 (Nanowerki uudised) Texase A&M ülikooli teadlased avastasid 1,000% erinevuse metallivabade veepõhiste akuelektroodide salvestusmahus. Need akud erinevad koobaltit sisaldavatest liitiumioonakudest. Grupi eesmärk uurida metallivabasid patareisid tuleneb paremast kontrollist kodumaise tarneahela üle, kuna koobalt ja liitium on allhanke korras. See ohutum keemia hoiaks ära ka akude tulekahju. Keemiatehnika professor dr Jodie Lutkenhaus ja keemia assistent dr Daniel Tabor avaldasid oma leiud liitiumivabade akude kohta aastal Nature Materials ("Elektrolüüdi roll metallivabade veepõhiste energiasalvestuselektroodide konjugeerimata radikaalsetes polümeerides"). Keemiatehnika professor Dr. Jodie Lutkenhaus ja keemiadotsent Dr. Daniel Tabor on avastanud veepõhistes akudes märkimisväärse salvestusmahu. (Pilt: Texas A&M Engineering) "Enam ei sütti akusid, kuna see on veepõhine," ütles Lutkenhaus. "Tulevikus, kui prognoositakse materjalipuudust, tõuseb liitiumioonakude hind kõvasti. Kui meil on see alternatiivne aku, saame pöörduda selle keemia poole, kus tarnimine on palju stabiilsem, kuna saame neid toota siin Ameerika Ühendriikides ja nende valmistamiseks vajalikud materjalid on siin. Lutkenhaus ütles, et vesipatareid koosnevad katoodist, elektrolüüdist ja anoodist. Katoodid ja anoodid on polümeerid, mis suudavad salvestada energiat, ja elektrolüüdiks on vesi, mis on segatud orgaaniliste sooladega. Elektrolüüt on ioonide juhtivuse ja energia salvestamise võtmeks tänu oma interaktsioonidele elektroodiga. "Kui elektrood rattasõidu ajal liiga palju paisub, ei suuda see elektrone eriti hästi juhtida ja te kaotate kogu jõudluse," ütles ta. "Usun, et energia salvestamise võimsuses on 1,000% erinevus, olenevalt elektrolüüdi valikust turse mõju tõttu." Nende artikli kohaselt on redoksaktiivsed, konjugeerimata radikaalpolümeerid (elektroodid) paljulubavad kandidaadid metallivabade vesipatareide jaoks, kuna polümeeridel on kõrge tühjenduspinge ja kiire redokskineetika. Reaktsioon on keeruline ja raskesti lahendatav elektronide, ioonide ja veemolekulide samaaegse ülekande tõttu. "Me demonstreerime redoksreaktsiooni olemust, uurides erineva kao-/kosmotroopse iseloomuga veepõhiseid elektrolüüte, kasutades elektrokeemilist kvartskristallide mikrotasakaalu koos hajumise jälgimisega erinevatel ajavahemikel," väidavad artikli teadlased. Tabori uurimisrühm täiendas eksperimentaalseid jõupingutusi arvutusliku simulatsiooni ja analüüsiga. Simulatsioonid andsid ülevaate struktuuri ja dünaamika mikroskoopilisest molekulaarsest pildist. "Teooria ja eksperiment teevad nende materjalide mõistmiseks sageli tihedat koostööd. Üks uusi asju, mida me selles artiklis arvutuslikult teeme, on see, et me tegelikult laeme elektroodi mitmesse laadimisolekusse ja vaatame, kuidas ümbrus sellele laadimisele reageerib, ”ütles Tabor. Teadlased jälgisid makroskoopiliselt, kas aku katood töötas teatud tüüpi soolade juuresolekul paremini, mõõtes täpselt, kui palju vett ja soola töötamise ajal akusse läheb. "Tegime seda eksperimentaalselt täheldatu selgitamiseks, " ütles ta. "Nüüd tahaksime laiendada oma simulatsioone tulevastele süsteemidele. Meil oli vaja oma teooriat kinnitada, millised on jõud, mis juhivad sellist vee ja lahusti süstimist. „Selle uue energiasalvestustehnoloogiaga on see samm edasi liitiumivabade akude poole.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php