30. tammikuuta 2024
(Nanowerkin kohdevalo) Siirtyminen uusiutuvaan tuuli- ja aurinkovoimaan on keskeinen este kohtuuhintaisten laajamittaisten energian varastointivaihtoehtojen puuttuessa. Ilman kustannustehokkaita verkkotason akkuja vaihtelu- ja katkonaisuusongelmat tekevät kestävän tuotannon laajamittaisesta käyttöönotosta epäkäytännöllistä. Aurinkopaneelien ja tuuliturbiinien kaltaisten komponenttien tuotantokustannuksia alentavien lupaavien askelten jälkeen varastointitekniikka on noussut viimeiseksi jäljellä olevaksi esteeksi. Huolimatta johtavien akkuyhtiöiden intensiivisestä tutkimus- ja kehitystyöstä, vallitsevat litiumionikemiat kamppailevat saavuttaakseen tämän sovelluksen edellyttämän alhaisten hintojen, turvallisuuden, vakauden ja pitkän käyttöiän yhdistelmän. Natrium-ioni-akkujen nouseva potentiaali on lisännyt ponnisteluja, mutta niiden menestys riippuu sopivien elektrodien kehittämisestä ilman liiallisia harvinaisia tai myrkyllisiä materiaaleja. Vuonna julkaistussa paperissa Kehittyneet toiminnalliset materiaalit (“Tea-Derived Sustainable Materials”), Harvardin yliopiston tohtori Xingcai Zhangin johtama tiimi kertoo yksityiskohtaisesti kehittäessään korkean suorituskyvyn natrium-ioni-akun anodia käyttämällä innovatiivista materiaalia, joka on johdettu jäteteelehdistä. Viimeaikaisten edistysten pohjalta, jotka ovat tehneet natrium-ioni-akuista kannattavan ja edullisen vaihtoehdon yleiselle litiumioniteknologialle, tutkijoiden biomassaperäinen anodi osoittaa ominaisuuksia, jotka voivat mahdollistaa seuraavan sukupolven edullisen ja kestävän verkkotason energian varastoinnin. Natrium-ioni-akkujen aikaisemmat yritykset ovat saavuttaneet alhaisia kustannuksia, mutta kärsivät liian paljon suorituskyvyn aloilla, kuten latauskapasiteetin, pitkäikäisyyden ja latausnopeuksien osalta, jotta litiumionien dominanssi syrjäyttäisi. Suurin osa tästä johtuu perustavanlaatuisista kemiallisista haasteista, koska natriumionien suurempi koko rajoittaa nopeaa liikettä akun osissa. Tohtori Zhangin teelehtianodin keskeinen edistysaskel on tavassa, jolla se tasapainottaa näitä luontaisia rajoituksia. Suoraviivaisen yksivaiheisen pyrolyysiprosessin avulla tutkijat muuttavat raa'at teelehtien varret "kovaksi hiilimateriaaliksi", joka on optimoitu natriumionien varastointiin. Verrattuna olemassa oleviin hiilipohjaisiin anodeihin, tiimin jäteteestä saatu kova hiili, nimeltään TS-1400-HCl, tarjoaa huomattavasti parempia mittareita kaikkialla. Se tarjoaa 70 % suuremman alkukapasiteetin, 91 % suuremman tehokkuuden ensimmäisellä lataus-/purkausjaksolla ja 7–9 kertaa pidemmän käyttöiän 500 jakson aikana. Kriittisesti TS-1400-HCl saavuttaa tämän läpimurtokyvyn käyttämällä vain edullisia peruskomponentteja skaalautuvan teollisuusprosessin kautta.
TS-1400-HCl:n HRTEM-kuva. (Uudelleenpainotettu Wiley-VCH Verlagin luvalla) Tutkijat pitävät TS-1400-HCl:n kapasiteetin rakenteellisia parannuksia, jotka ovat mahdollistaneet esiaste-teenlehtien varret ja strateginen happokäsittely. Sen luonnollisesti huokoinen biomassarakenne helpottaa elektrolyytin tunkeutumista säilyttäen samalla runsaasti vikoja ja aukkoja natriumionien adsorptiota varten. Happopesu poistaa epäpuhtaudet, jotka johtivat kapasiteetin menetykseen raakamuodossa. Tämä kaksitahoinen lähestymistapa johtaa optimoituun hiilianodiin, joka laajentaa etäisyyttä grafiittimaisten kerrosten välillä, runsaasti adsorptiokohtia mikro- ja mesohuokosten välillä ja erinomaisen rakenteellisen kestävyyden toistuvassa latauksessa. Spekroskooppisen analyysin avulla tohtori Zhangin ryhmä vahvisti, että TS-1400-HCl:n natrium-ionien varastointi tapahtuu pintaadsorptioprosessin kautta, joka täyttää huokoset ja viat, minkä jälkeen grafiittilevyjen väliin kohdistuu syvemmällä bulkkielektrodissa. Tämä kaksoismekanismi, joka hyödyntää räätälöidyn biomassan kovan hiilirakenteen vahvuuksia, hyödyntää materiaalia täysimääräisesti korkean kapasiteetin ja sähkötehokkuuden varmistamiseksi. Täysin natriumioni-kolikkokennon todelliset toteutettavuustestit vahvistivat edelleen TS-1400-HCl:n ehdokkuutta massatuotantoelektrodiksi. Tohtori Zhangin teelehden täyskenno Na:lla on edes presodioimatta anodia sen vakauden takaamiseksi.3V2(PO4)3 katodi saavutti silti poikkeuksellisen pitkän käyttöiän yli 1000 syklin ja energiatiheyden kilpailukykyisen kaupallisten litiumioniakkujen kanssa. Tällaiset valmiuden osoittaminen ilman erikoistunutta esikäsittelyä korostavat TS-1400-HCl:n elinkelpoisuutta ja kustannustehokkuutta. Tutkijat arvioivat, että kovien hiilianodien valmistukseen käytetty edullinen happokäsittely ja hehkutus mahdollistaisi kilpailukykyisen hinnoittelun noin 5-7 dollaria kilolta mittakaavassa. Yhdessä raaka-teenlehtiresurssien runsauden kanssa – pelkästään Kiinan vuotuinen tuotanto ylittää miljardi kiloa – tohtori Zhangin ryhmä uskoo, että heidän biomassalähestymisellään on vahvat mahdollisuudet todelliseen kestävyyteen ja myönteisiin ympäristövaikutuksiin valtavirran, edullisena akkumateriaalina. Täydentävien katodimateriaalien jatkuvalla tutkimuksella, joka keskittyy suorituskyvyn maksimointiin kustannusten vähentämisen sijaan, natrium-ioni-akut, jotka integroivat elektrodeja, kuten TS-1-HCl, voivat pian vapauttaa laajamittaisten puhtaiden energian varastointi- ja jakelujärjestelmien massakäyttöön. Muuttamalla jätteet wateiksi halpojen, kestävien ja maata säästävien verkkoakkujen tulo on askeleen lähempänä.
– Michael on kirjoittanut kolme Royal Society of Chemistryn kirjaa:
Nano-yhteiskunta: Teknologian rajojen siirtäminen,
Nanoteknologia: Tulevaisuus on pienija
Nano-tekniikka: Osaamisen ja työkalujen tekeminen tekniikasta näkymättömäksi
Copyright ©
Nanowerk LLC
Ryhdy Spotlight-vieraskirjailijaksi! Liity laajaan ja kasvavaan ryhmäämme vierailevat avustajat. Oletko juuri julkaissut tieteellisen artikkelin vai onko sinulla muuta mielenkiintoista kehitystä nanoteknologiayhteisön kanssa? Näin julkaistaan nanowerk.com-sivustossa.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :on
- :On
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- runsaus
- runsas
- Saavuttaa
- saavutettu
- päästään
- poikki
- Hyväksyminen
- edistää
- ennakot
- tulo
- edullinen
- Jälkeen
- yksin
- vaihtoehto
- an
- analyysi
- ja
- vuotuinen
- Hakemus
- lähestymistapa
- alueet
- noin
- AS
- At
- yrityksiä
- kirjoittaja
- saldot
- pohja
- akut
- akku
- BE
- uskoo
- Berger
- välillä
- Miljardi
- biomassan
- tyhjä
- hallitus
- Kirjat
- rajat
- läpimurto
- Rakentaminen
- mutta
- by
- valmiuksia
- Koko
- hiili
- solu
- sementoitu
- keskus
- keskeinen
- haasteet
- lataus
- latauksen
- halpa
- kemia
- Chinas
- puhdas
- puhdas energia
- lähempänä
- Kolikko
- yhdistelmä
- yhdistetty
- kaupallinen
- yhteisö
- Yritykset
- verrattuna
- kilpailukykyinen
- täydentävä
- osat
- CONFIRMED
- jatkui
- muuntaa
- Hinta
- kustannusten vähentäminen
- kustannustehokas
- voisi
- sykli
- jaksoa
- Päivämäärä
- syvempää
- Antaa
- osoittaa
- tiheys
- johdettu
- Huolimatta
- yksityiskohdat
- Kehitys
- kehitys
- jakelu
- Valta-asema
- dr
- dual
- dubattuna
- tehokkuus
- ponnisteluja
- elektrolyytti
- syntyi
- syntymässä
- mahdollistaa
- käytössä
- energia
- energiatiheys
- parannuksia
- varmistaa
- ympäristön
- arvio
- Jopa
- ylittää
- erinomainen
- poikkeuksellinen
- liiallinen
- jännittävä
- olemassa
- laajeni
- kulut
- kasvot
- Helpottaa
- toteutettavuus
- täyte
- Etunimi
- vaihtelu
- keskityttiin
- seurannut
- varten
- muoto
- alkaen
- koko
- toiminnallinen
- perus-
- edelleen
- tulevaisuutta
- sukupolvi
- saa
- gif
- suurempi
- suuresti
- ruudukko
- Ryhmä
- Kasvava
- vieras
- Kova
- Harvard
- Harvardin yliopisto
- Olla
- Korkea
- korkea suorituskyky
- korkeampi
- saranat
- Miten
- Miten
- HTTPS
- este
- kuva
- Vaikutus
- parani
- in
- teollinen
- halpa
- luontainen
- ensimmäinen
- innovatiivinen
- sen sijaan
- Integrointi
- voimakas
- tulee
- kysymykset
- IT
- SEN
- yhdistää
- jpg
- vain
- Lack
- suuri
- laaja
- suurempi
- Sukunimi
- kerrokset
- johtava
- jättää
- Led
- vipuvaikutuksen
- piilee
- elämä
- pitää
- rajoitukset
- logo
- pitkäikäisyys
- pois
- Matala
- matalat hinnat
- edullisia
- tehty
- Valtavirta
- tehdä
- TEE
- Tekeminen
- Massa
- Joukkojen hyväksyminen
- materiaali
- tarvikkeet
- mekanismi
- Metrics
- Michael
- mikro
- Keskimmäinen
- liike
- paljon
- nimi
- nanoteknologian
- seuraava
- Nro
- of
- pois
- on
- ONE
- vain
- optimoitu
- Vaihtoehdot
- or
- Muut
- meidän
- ulostulo
- yli
- paneelit
- Paperi
- tunkeutuminen
- varten
- suorituskyky
- lupa
- PHP
- keskeinen
- Platon
- Platonin tietotieto
- PlatonData
- positiivinen
- mahdollinen
- teho
- edeltäjä
- vallitseva
- edellinen
- Hinnat
- hinnoittelu
- tärkein
- prosessi
- tuottaa
- tuotanto
- lupaava
- tarjoaa
- julkaista
- julkaistu
- kustantaja
- Työnnä
- ominaisuuksia
- T & K-
- nopea
- HARVINAINEN
- Hinnat
- raaka
- valmius
- todellinen
- todellinen maailma
- äskettäinen
- vähentämällä
- vähentäminen
- jäljellä oleva
- Poistaa
- Uusiutuva
- toistuva
- tarvitaan
- tutkimus
- Tutkijat
- Esittelymateriaalit
- tulokset
- säilyttäen
- kestävyys
- kuninkaallinen
- Turvallisuus
- skaalautuva
- Asteikko
- tieteellinen
- Jaa:
- arkkia
- Sivustot
- Koko
- taitoja
- yhteiskunta
- natrium
- aurinko-
- aurinkopaneelit
- Solar Power
- Pian
- erikoistunut
- Valokeila
- Pysyvyys
- varret
- Vaihe
- Yhä
- Levytila
- säilytysvaihtoehdot
- suora
- Strateginen
- vahvuudet
- harppauksia
- vahva
- rakenteellinen
- rakenne
- taistelu
- merkittävästi
- menestys
- niin
- sopiva
- pinta
- kestävyys
- kestävä
- järjestelmät
- Räätälöity
- Tee
- joukkue-
- Elektroniikka
- testit
- että
- -
- Tulevaisuus
- heidän
- Nämä
- tätä
- kolmella
- Kautta
- että
- liian
- työkalut
- siirtyminen
- hoito
- Kääntyminen
- korostaa
- yliopisto
- avata
- Päivitykset
- päälle
- URL
- käyttää
- käytetty
- käyttämällä
- hyvin
- kautta
- kannattavuus
- kannattava
- pesu
- Jätteet
- Tapa..
- vaikka
- laajalle levinnyt
- tuuli
- with
- sisällä
- ilman
- olisi
- te
- Sinun
- zephyrnet
- zhang