A csapat jelentős tárolókapacitást talál a vízbázisú akkumulátorokban

04. április 2023. (Nanowerk News) A Texas A&M Egyetem kutatói 1,000%-os különbséget fedeztek fel a fémmentes, vízbázisú akkumulátorelektródák tárolási kapacitásában. Ezek az akkumulátorok különböznek a kobaltot tartalmazó lítium-ion akkumulátoroktól. A csoport célja a fémmentes akkumulátorok kutatása a hazai ellátási lánc jobb ellenőrzéséből fakad, mivel a kobalt és a lítium kiszervezésre kerül. Ez a biztonságosabb kémia megakadályozza az akkumulátorok tüzét is. Dr. Jodie Lutkenhaus vegyészmérnök professzor és Dr. Daniel Tabor kémiai adjunktus a lítiummentes akkumulátorokkal kapcsolatos eredményeiket publikálták Természeti anyagok („Az elektrolit szerepe a fémmentes vizes energiatároló elektródák nem konjugált gyökös polimereiben”). Vegyészmérnök professzor Dr. Jodie Lutkenhaus és kémiai adjunktus, Dr. Daniel Tabor jelentős tárolókapacitást fedezett fel a vízbázisú akkumulátorokban. (Kép: Texas A&M Engineering) „Nem lesz többé akkumulátortüz, mert vízbázisú” – mondta Lutkenhaus. „A jövőben, ha anyaghiány várható, a lítium-ion akkumulátorok ára jócskán emelkedni fog. Ha megvan ez az alternatív akkumulátor, akkor fordulhatunk ehhez a kémiához, ahol az ellátás sokkal stabilabb, mert itt az Egyesült Államokban tudjuk gyártani, és az elkészítéshez szükséges anyagok itt vannak.” Lutkenhaus szerint a vizes akkumulátorok katódból, elektrolitból és anódból állnak. A katódok és az anódok olyan polimerek, amelyek energiát tárolnak, az elektrolit pedig szerves sókkal kevert víz. Az elektrolit az elektródával való kölcsönhatása révén kulcsfontosságú az ionvezetéshez és az energiatároláshoz. "Ha egy elektróda túlságosan megduzzad kerékpározás közben, akkor nem tudja túl jól vezetni az elektronokat, és elveszíti teljesítményét" - mondta. "Úgy gondolom, hogy az elektrolitválasztástól függően 1,000%-os különbség van az energiatároló kapacitásban a duzzadási hatások miatt." Cikkük szerint a redox-aktív, nem konjugált gyökös polimerek (elektródák) ígéretes jelöltek a fémmentes vizes akkumulátorok számára a polimerek nagy kisülési feszültsége és gyors redox kinetikájuk miatt. A reakció bonyolult és nehezen megoldható az elektronok, ionok és vízmolekulák egyidejű átvitele miatt. "A redoxreakció természetét a változó kao-/kozmotróp jellegű vizes elektrolitok vizsgálatával mutatjuk be elektrokémiai kvarckristály-mikromérleg segítségével, a disszipáció monitorozásával számos időskálán" - állítják a kutatók a cikkben. Tabor kutatócsoportja a kísérleti erőfeszítéseket számítógépes szimulációval és elemzéssel egészítette ki. A szimulációk betekintést engedtek a szerkezet és a dinamika mikroszkópos molekuláris léptékű képébe. „Az elmélet és a kísérlet gyakran szorosan együttműködik ezen anyagok megértésében. Az egyik új dolog, amit ebben a cikkben számítási úton végzünk, az az, hogy ténylegesen több töltési állapotba töltjük az elektródát, és megnézzük, hogyan reagál a környezet erre a töltésre” – mondta Tabor. A kutatók makroszkóposan megfigyelték, hogy az akkumulátor katódja jobban működik-e bizonyos típusú sók jelenlétében, mivel pontosan megmérték, hogy működés közben mennyi víz és só jut az akkumulátorba. "Ezt azért tettük, hogy megmagyarázzuk a kísérletileg megfigyelteket" - mondta. „Most szeretnénk a szimulációinkat kiterjeszteni a jövőbeli rendszerekre. Meg kell erősítenünk elméletünket, hogy melyek azok az erők, amelyek az ilyen típusú víz- és oldószer-injektálást hajtják. „Ezzel az új energiatárolási technológiával ez előrelépést jelent a lítiummentes akkumulátorok felé.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php