30. január 2024
(Nanowerk Spotlight) A megújuló szél- és napenergiára való átállás kulcsfontosságú útlezárás előtt áll a megfizethető nagyméretű energiatárolási lehetőségek hiánya miatt. Költséghatékony hálózati szintű akkumulátorok nélkül a fluktuáció és az időszakos problémák miatt a fenntartható termelés széles körben elterjedt alkalmazása nem lehetséges. Az olyan komponensek gyártási költségeit csökkentő ígéretes lépések után, mint a napelemek és szélturbinák, a tárolási technológia az utolsó elhárítandó akadály. A vezető akkumulátorgyártó cégek intenzív kutatás-fejlesztési tevékenysége ellenére az elterjedt lítium-ion kémiák küzdenek azért, hogy elérjék az ehhez az alkalmazáshoz szükséges alacsony árak, biztonság, stabilitás és hosszú élettartam kombinációját. A nátrium-ion akkumulátorok feltörekvő potenciálja új lendületet adott az erőfeszítéseknek, de sikerük a megfelelő elektródák kifejlesztésén múlik, túlzott ritka vagy mérgező anyagok nélkül. ben megjelent cikkben Fejlett funkcionális anyagok („Teából származó fenntartható anyagok”), a Harvard Egyetemen dolgozó Dr. Xingcai Zhang által vezetett csapat részletezi egy nagy teljesítményű nátrium-ion akkumulátor anód kifejlesztését, amely hulladék tealevélből származó innovatív anyagot használ. A közelmúltbeli fejlesztésekre építve, amelyek a nátrium-ion akkumulátorokat életképes és alacsony költségű alternatívává tették az elterjedt lítium-ion technológiának, a kutatók biomassza-forrású anódja olyan tulajdonságokat mutat be, amelyek lehetővé teszik a megfizethető és fenntartható hálózati szintű energiatárolás következő generációját. A nátrium-ion akkumulátorokkal kapcsolatos korábbi próbálkozások alacsony költséget értek el, de túlságosan sokat szenvedtek olyan teljesítményterületeken, mint a töltési kapacitás, a hosszú élettartam és a töltési sebesség ahhoz, hogy kiszorítsák a lítium-ion dominanciát. Ennek nagy része alapvető kémiai kihívásokból adódik, mivel a nátriumionok nagyobb mérete korlátozza a gyors mozgást az akkumulátor alkatrészeken belül. Dr. Zhang tealevél anódjának központi előrelépése abban rejlik, ahogyan egyensúlyba hozza ezeket a benne rejlő korlátokat. Egy egyszerű, egylépéses pirolízis eljárással a kutatók a nyers tealevél szárát „kemény szén” anyaggá alakítják, amelyet nátrium-ion tárolásra optimalizáltak. A meglévő szénalapú anódokhoz képest a csapat hulladékteából származó, TS-1400-HCl névre keresztelt kemény szén lényegesen jobb mérőszámokat biztosít az egész területen. 70%-kal nagyobb kezdeti kapacitást, 91%-kal nagyobb hatékonyságot biztosít a legelső töltési/kisütési ciklusban, és 7-9-szer nagyobb élettartamot biztosít 500 cikluson keresztül. A kritikus szempont, hogy a TS-1400-HCl ezt az áttörő teljesítményt csak olcsó alapkomponensek felhasználásával éri el egy méretezhető ipari folyamaton keresztül.
A TS-1400-HCl HRTEM-képe. (Újranyomva a Wiley-VCH Verlag engedélyével) A kutatók a TS-1400-HCl kapacitását a prekurzor tealevél szárak és a stratégiai savkezelés által lehetővé tett szerkezeti fejlesztéseknek tulajdonítják. Természetesen porózus biomassza szerkezete megkönnyíti az elektrolit behatolását, miközben megőrzi a nátriumion adszorpciójához szükséges hibákat és üregeket. A savas mosás eltávolítja azokat a szennyeződéseket, amelyek nyers formában kapacitásvesztéshez vezettek. Ez a kétirányú megközelítés optimalizált szénanódot eredményez, amely megnövelt távolságot biztosít a grafitszerű rétegek között, bőséges adszorpciós helyeket biztosít a mikro- és mezopórusokon, és kiváló szerkezeti robusztusságot biztosít ismételt töltés esetén. Dr. Zhang csoportja spektroszkópiai analízissel megerősítette, hogy a TS-1400-HCl nátriumion-tárolása egy felületi adszorpciós folyamaton keresztül megy végbe, amely kitölti a pórusokat és hibákat, majd a grafitlapok közötti interkalációt az ömlesztett elektródában mélyebben. Ez a kettős mechanizmus, amely kihasználja a testre szabott biomassza kemény szén textúra erősségeit, teljes mértékben kihasználja az anyagot a nagy kapacitás és az elektromos hatékonyság biztosítása érdekében. A teljes nátrium-ion érmecella valós megvalósíthatósági tesztjei tovább erősítették a TS-1400-HCl tömeggyártású elektródaként való jelöltségét. Anélkül, hogy az anódot elő kell állítani a stabilitás érdekében, Dr. Zhang tealevél teli cellája Na-val3V2(PO.)4)3 A katód továbbra is kivételes hosszú élettartamot ért el 1000 cikluson keresztül, és energiasűrűsége versenyképes volt a kereskedelmi forgalomban lévő lítium-ion akkumulátorokkal. A speciális előfeldolgozás nélküli készenléti demonstrációk aláhúzzák a TS-1400-HCl életképességét és költséghatékonyságát. A kutatók becslése szerint a kemény szénanódok előállításához használt olcsó savas kezelés és izzítás lehetővé tenné a versenyképes árazást körülbelül 5-7 USD/kg méretben. A rengeteg nyers tealevél-készlettel együtt – Kína éves kibocsátása önmagában meghaladja az 1 milliárd kg-ot – Dr. Zhang csoportja úgy véli, hogy a biomassza-megközelítésük nagy potenciállal rendelkezik a valódi fenntarthatóság és a pozitív környezeti hatás szempontjából, mint fő áramú, megfizethető akkumulátor-anyag. A kiegészítő katódanyagok folyamatos kutatásával a költségcsökkentés helyett a teljesítmény maximalizálására összpontosítva a TS-1400-HCl-hez hasonló elektródákat integráló nátrium-ion akkumulátorok hamarosan megnyithatják a nagyszabású tiszta energiatároló és -elosztó rendszerek tömeges alkalmazását. A hulladék watttá alakításával egy lépéssel közelebb kerül az olcsó, tartós és Földbarát hálózati akkumulátorok megjelenése.
– Michael a Royal Society of Chemistry három könyvének szerzője:
Nanotársadalom: a technológia határainak feszegetése,
Nanotechnológia: A jövő apróés
Nanomérnöki tervezés: A technológiát láthatatlanná tevő készségek és eszközök
copyright ©
Nanowerk LLC
Legyen a Spotlight vendégszerzője! Csatlakozz nagy és növekvő csoportunkhoz vendég közreműködők. Nemrég publikált tudományos cikket, vagy más izgalmas fejleményeket szeretne megosztani a nanotechnológiai közösséggel? Így tehet közzé a nanowerk.com oldalon.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :van
- :is
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- bőség
- bőséges
- Elérése
- elért
- ér
- át
- Örökbefogadás
- előre
- előlegek
- megérkezés
- megfizethető
- Után
- kizárólag
- alternatív
- an
- elemzés
- és a
- évi
- Alkalmazás
- megközelítés
- területek
- körül
- AS
- At
- Kísérletek
- szerző
- egyenlegek
- bázis
- akkumulátorok
- akkumulátor
- BE
- úgy gondolja,
- Berger
- között
- Billió
- biomassza
- üres
- bizottság
- Könyvek
- határait
- áttörés
- Épület
- de
- by
- kapacitások
- Kapacitás
- szén
- sejt
- cementált
- Központ
- központi
- kihívások
- díj
- töltés
- olcsó
- kémia
- kínai
- ragadozó ölyv
- tiszta energia
- közelebb
- Érme
- kombináció
- kombinált
- kereskedelmi
- közösség
- Companies
- képest
- versenyképes
- kiegészítő
- alkatrészek
- MEGERŐSÍTETT
- tovább
- megtérít
- Költség
- költségcsökkentés
- költséghatékony
- tudott
- ciklus
- ciklusok
- találka
- mélyebb
- szállít
- mutatja
- sűrűség
- Származtatott
- Ellenére
- részletek
- Fejlesztés
- fejlesztések
- terjesztés
- Fölény
- dr
- kettős
- szinkronizált
- hatékonyság
- erőfeszítések
- elektrolit
- alakult
- csiszolókő
- lehetővé
- engedélyezve
- energia
- energia sűrűség
- fejlesztések
- biztosítására
- környezeti
- becslés
- Még
- meghaladja
- kiváló
- kivételes
- túlzott
- izgalmas
- létező
- kiterjesztett
- költségek
- arcok
- megkönnyíti
- megvalósíthatóság
- töltő
- vezetéknév
- ingadozás
- összpontosított
- követ
- A
- forma
- ból ből
- Tele
- funkcionális
- alapvető
- további
- jövő
- generáció
- jelentkeznek
- gif
- nagyobb
- nagymértékben
- Rács
- Csoport
- Növekvő
- Vendég
- Kemény
- Harvard
- Harvard Egyetem
- Legyen
- Magas
- nagy teljesítményű
- <p></p>
- zsanérok
- Hogyan
- How To
- HTTPS
- akadály
- kép
- Hatás
- javított
- in
- ipari
- olcsó
- velejáró
- kezdetben
- újító
- helyette
- integrálása
- erős
- bele
- kérdések
- IT
- ITS
- csatlakozik
- jpg
- éppen
- hiány
- nagy
- nagyarányú
- nagyobb
- keresztnév
- tojók
- vezető
- Szabadság
- Led
- erőfölény
- fekszik
- élet
- mint
- korlátozások
- logo
- hosszú élet
- le
- Elő/Utó
- alacsony árak
- olcsó
- készült
- főáram
- csinál
- KÉSZÍT
- Gyártás
- Tömeg
- Tömeges örökbefogadás
- anyag
- anyagok
- mechanizmus
- Metrics
- Michael
- mikro
- Középső
- mozgalom
- sok
- név
- nanotechnológia
- következő
- nem
- of
- kedvezmény
- on
- ONE
- csak
- optimalizált
- Opciók
- or
- Más
- mi
- teljesítmény
- felett
- panelek
- Papír
- behatolás
- mert
- teljesítmény
- engedély
- PHP
- döntő
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- pozitív
- potenciális
- hatalom
- prekurzor
- uralkodó
- előző
- Áraink
- árazás
- Első
- folyamat
- gyárt
- Termelés
- biztató
- biztosít
- közzétesz
- közzétett
- kiadó
- Toló
- tulajdonságok
- K + F
- gyors
- RITKA
- Az árak
- Nyers
- Készenlét
- igazi
- való Világ
- új
- csökkentő
- csökkentés
- megmaradó
- elmozdít
- Megújuló
- megismételt
- kötelező
- kutatás
- kutatók
- Tudástár
- Eredmények
- visszatartó
- robusztusság
- királyi
- Biztonság
- skálázható
- Skála
- tudományos
- Megosztás
- lap
- Webhely (ek)
- Méret
- készségek
- Társadalom
- nátrium
- nap
- napelemek
- Solar Power
- Nemsokára
- specializált
- reflektorfény
- Stabilitás
- szárak
- Lépés
- Még mindig
- tárolás
- tárolási lehetőségek
- egyértelmű
- Stratégiai
- erősségek
- léptekkel
- erős
- szerkezeti
- struktúra
- Küzdelem
- lényegesen
- siker
- ilyen
- megfelelő
- felületi
- Fenntarthatóság
- fenntartható
- Systems
- szabott
- Tea
- csapat
- Technológia
- tesztek
- hogy
- A
- A jövő
- azok
- Ezek
- ezt
- három
- Keresztül
- nak nek
- is
- szerszámok
- átmenet
- kezelés
- Turning
- aláhúz
- egyetemi
- kinyit
- Frissítés
- upon
- URL
- használ
- használt
- segítségével
- nagyon
- keresztül
- életképesség
- életképes
- mosás
- Hulladék
- Út..
- míg
- széles körben elterjedt
- szél
- val vel
- belül
- nélkül
- lenne
- te
- A te
- zephyrnet
- Zhang