تیم ظرفیت ذخیره سازی عمده ای را در باتری های مبتنی بر آب پیدا می کند

تیم ظرفیت ذخیره سازی عمده ای را در باتری های مبتنی بر آب پیدا می کند

تمبر زمان: 4 آوریل 2023 ساعت 4:24 صبح
گره منبع: 2563051
04 آوریل 2023 (اخبار نانوورک) محققان دانشگاه A&M تگزاس تفاوت 1,000 درصدی را در ظرفیت ذخیره سازی الکترودهای باتری بدون فلز و مبتنی بر آب کشف کرده اند. این باتری ها با باتری های لیتیوم یونی که حاوی کبالت هستند متفاوت هستند. هدف این گروه از تحقیق در مورد باتری های بدون فلز ناشی از کنترل بهتر بر زنجیره تامین داخلی است زیرا کبالت و لیتیوم برون سپاری می شوند. این شیمی ایمن تر از آتش سوزی باتری نیز جلوگیری می کند. دکتر جودی لوتکنهاوس، استاد مهندسی شیمی و دکتر دانیل تابور، استادیار شیمی، یافته‌های خود را در مورد باتری‌های بدون لیتیوم در مواد طبیعت ("نقش الکترولیت در پلیمرهای رادیکال غیر کونژوگه برای الکترودهای ذخیره انرژی آبی بدون فلز"). متن استاد مهندسی شیمی دکتر جودی لوتکنهاوس و استادیار شیمی دکتر. Daniel Tabor ظرفیت ذخیره سازی قابل توجهی در باتری های مبتنی بر آب کشف کرده است. (تصویر: تگزاس A&M Engineering) لوتکنهاوس گفت: «دیگر باتری آتش نمی گیرد زیرا مبتنی بر آب است. در آینده، اگر کمبود مواد پیش‌بینی شود، قیمت باتری‌های لیتیوم یونی بسیار بالا خواهد رفت. اگر این باتری جایگزین را داشته باشیم، می‌توانیم به این شیمی روی بیاوریم، جایی که عرضه بسیار پایدارتر است، زیرا می‌توانیم آنها را در ایالات متحده تولید کنیم و مواد لازم برای ساخت آنها در اینجا وجود دارد.» لوتکنهاوس گفت: باتری های آبی از یک کاتد، الکترولیت و یک آند تشکیل شده اند. کاتدها و آندها پلیمرهایی هستند که می توانند انرژی را ذخیره کنند و الکترولیت آب مخلوط با نمک های آلی است. الکترولیت کلید هدایت یونی و ذخیره انرژی از طریق برهمکنش با الکترود است. او گفت: «اگر یک الکترود در حین دوچرخه‌سواری بیش از حد متورم شود، نمی‌تواند الکترون‌ها را به خوبی هدایت کند و شما تمام عملکرد را از دست می‌دهید. "من معتقدم که بسته به انتخاب الکترولیت به دلیل اثرات تورم، 1,000٪ تفاوت در ظرفیت ذخیره انرژی وجود دارد." طبق مقاله آنها، پلیمرهای رادیکال غیر مزدوج فعال ردوکس (الکترود) به دلیل ولتاژ تخلیه بالای پلیمرها و سینتیک ردوکس سریع، نامزدهای امیدوارکننده ای برای باتری های آبی بدون فلز هستند. این واکنش به دلیل انتقال همزمان الکترون‌ها، یون‌ها و مولکول‌های آب، پیچیده و قابل حل است. به گفته محققان در این مقاله، ما ماهیت واکنش ردوکس را با بررسی الکترولیت‌های آبی با ویژگی‌های آشوب-/کیسموتروپی مختلف با استفاده از میکروبالانس کریستال کوارتز الکتروشیمیایی با نظارت بر اتلاف در محدوده‌های زمانی مختلف نشان می‌دهیم. گروه تحقیقاتی تابور تلاش‌های تجربی را با شبیه‌سازی و تحلیل محاسباتی تکمیل کردند. شبیه‌سازی‌ها بینش‌هایی را در مورد تصویر مقیاس مولکولی میکروسکوپی ساختار و دینامیک به دست دادند. تئوری و آزمایش اغلب برای درک این مواد با هم همکاری می کنند. یکی از کارهای جدیدی که در این مقاله از نظر محاسباتی انجام می دهیم این است که ما در واقع الکترود را تا چندین حالت شارژ شارژ می کنیم و می بینیم که محیط اطراف چگونه به این شارژ واکنش نشان می دهد. محققان به طور ماکروسکوپی مشاهده کردند که آیا کاتد باتری در حضور انواع خاصی از نمک ها از طریق اندازه گیری دقیق میزان آب و نمک وارد شده به باتری در حین کارکرد بهتر کار می کند یا خیر. او گفت: «ما این کار را انجام دادیم تا آنچه را که به صورت تجربی مشاهده شده است توضیح دهیم. اکنون، ما می خواهیم شبیه سازی های خود را به سیستم های آینده گسترش دهیم. ما باید تئوری خود را در مورد نیروهایی که این نوع تزریق آب و حلال را هدایت می‌کنند تأیید می‌کردیم. با این فناوری ذخیره انرژی جدید، این یک حرکت رو به جلو برای باتری های بدون لیتیوم است.

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک