30 Januari 2024
(Spotlight Nanowerk) Transisi ke tenaga angin dan surya terbarukan menghadapi hambatan penting karena kurangnya pilihan penyimpanan energi skala besar yang terjangkau. Tanpa baterai tingkat jaringan yang hemat biaya, masalah fluktuasi dan intermiten membuat penerapan pembangkit listrik berkelanjutan secara luas menjadi tidak praktis. Setelah adanya kemajuan yang menjanjikan dalam mengurangi biaya produksi komponen seperti panel surya dan turbin angin, teknologi penyimpanan kini muncul sebagai tantangan terakhir yang harus diatasi. Meskipun penelitian dan pengembangan intensif dilakukan oleh perusahaan baterai terkemuka, industri kimia litium-ion yang umum kesulitan untuk mencapai kombinasi harga rendah, keamanan, stabilitas, dan masa pakai siklus tinggi yang diperlukan untuk aplikasi ini. Potensi yang muncul dari baterai natrium-ion telah mendorong upaya kembali, namun keberhasilannya bergantung pada pengembangan elektroda yang sesuai tanpa bahan langka atau beracun yang berlebihan. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Materi Fungsional Tingkat Lanjut (“Bahan Berkelanjutan Berasal dari Teh”), sebuah tim yang dipimpin oleh Dr. Xingcai Zhang di Universitas Harvard merinci pengembangan anoda baterai natrium-ion berkinerja tinggi menggunakan bahan inovatif yang berasal dari limbah daun teh. Berdasarkan kemajuan terkini yang menjadikan baterai natrium-ion sebagai alternatif yang layak dan berbiaya rendah dibandingkan teknologi litium-ion yang lazim, anoda yang bersumber dari biomassa para peneliti menunjukkan kualitas yang memungkinkan penyimpanan energi tingkat jaringan generasi berikutnya yang terjangkau dan berkelanjutan. Upaya sebelumnya pada baterai natrium-ion telah menghasilkan biaya yang rendah tetapi mengalami penurunan yang sangat besar dalam bidang kinerja seperti kapasitas pengisian daya, umur panjang, dan kecepatan pengisian daya untuk menggantikan dominasi litium-ion. Hal ini sebagian besar berasal dari tantangan kimia mendasar, karena ukuran ion natrium yang lebih besar membatasi pergerakan cepat di dalam komponen baterai. Kemajuan utama dari anoda daun teh Dr. Zhang terletak pada cara ia menyeimbangkan keterbatasan yang melekat ini. Melalui proses pirolisis satu langkah yang mudah, para peneliti mengubah batang daun teh mentah menjadi bahan “karbon keras” yang dioptimalkan untuk penyimpanan ion natrium. Dibandingkan dengan anoda berbasis karbon yang ada, karbon keras yang berasal dari limbah teh, yang diberi nama TS-1400-HCl, memberikan metrik yang jauh lebih baik secara menyeluruh. Ini memberikan kapasitas awal 70% lebih tinggi, efisiensi 91% lebih tinggi pada siklus pengisian/pengosongan pertama, dan umur panjang 7-9x lebih besar dalam 500 siklus. Yang terpenting, TS-1400-HCl mencapai kinerja terobosan ini hanya dengan menggunakan komponen dasar yang murah melalui proses industri yang dapat diskalakan.
Gambar HRTEM TS-1400-HCl. (Dicetak ulang dengan izin dari Wiley-VCH Verlag) Para peneliti mengaitkan kapasitas TS-1400-HCl dengan peningkatan struktural yang dimungkinkan oleh prekursor batang daun teh dan pengolahan asam strategis. Struktur biomassa berpori alaminya memfasilitasi penetrasi elektrolit sekaligus mempertahankan banyak cacat dan rongga untuk adsorpsi ion natrium. Pencucian asam menghilangkan kotoran yang menyebabkan hilangnya kapasitas dalam bentuk mentah. Pendekatan dua cabang ini menghasilkan anoda karbon yang dioptimalkan memberikan jarak yang lebih luas antara lapisan mirip grafit, situs adsorpsi yang melimpah di mikro dan mesopori, dan ketahanan struktural yang sangat baik melalui pengisian berulang. Melalui analisis spektroskopi, kelompok Dr. Zhang memastikan penyimpanan ion natrium TS-1400-HCl terjadi melalui proses adsorpsi permukaan yang mengisi pori-pori dan cacat, diikuti dengan interkalasi antara lembaran grafit yang lebih dalam pada elektroda curah. Mekanisme ganda ini, yang memanfaatkan kekuatan tekstur karbon keras biomassa yang disesuaikan, memanfaatkan sepenuhnya material tersebut untuk memastikan kapasitas tinggi dan efisiensi listrik. Uji kelayakan dunia nyata dari sel koin natrium-ion penuh semakin memperkuat pencalonan TS-1400-HCl sebagai elektroda produksi massal. Tanpa memprasodiasi anoda untuk menjadikannya prima demi stabilitas, sel penuh daun teh Dr. Zhang dengan Na3V2(PO .)4)3 katoda masih mencapai umur panjang yang luar biasa selama 1000 siklus dan kepadatan energi yang bersaing dengan baterai lithium-ion komersial. Demonstrasi kesiapan tanpa pemrosesan awal khusus menggarisbawahi kelayakan dan efektivitas biaya TS-1400-HCl. Para peneliti memperkirakan perlakuan asam dan anil yang murah yang digunakan untuk memproduksi anoda karbon keras akan memungkinkan harga yang kompetitif sekitar $5-7 per kg dalam skala besar. Dikombinasikan dengan melimpahnya sumber daya daun teh mentah – produksi tahunan Tiongkok saja melebihi 1 miliar kg – kelompok Dr. Zhang percaya bahwa pendekatan biomassa mereka memiliki potensi kuat untuk keberlanjutan nyata dan dampak positif terhadap lingkungan sebagai bahan baterai utama yang terjangkau. Dengan penelitian berkelanjutan terhadap bahan katoda pelengkap yang berfokus pada maksimalisasi kinerja dibandingkan pengurangan biaya, baterai natrium-ion yang mengintegrasikan elektroda seperti TS-1400-HCl dapat segera membuka adopsi massal sistem penyimpanan dan distribusi energi ramah lingkungan berskala besar. Dengan mengubah limbah menjadi watt, munculnya baterai jaringan yang murah, tahan lama, dan ramah lingkungan semakin dekat.
– Michael adalah penulis tiga buku oleh Royal Society of Chemistry:
Masyarakat Nano: Mendorong Batas Teknologi,
Nanoteknologi: Masa Depan Mungil, dan
Nanoengineering: Keterampilan dan Peralatan Membuat Teknologi Tak Terlihat
Hak Cipta ©
Nanowerk LLC
Menjadi penulis tamu Spotlight! Bergabunglah dengan grup kami yang besar dan terus berkembang kontributor tamu. Apakah Anda baru saja menerbitkan makalah ilmiah atau memiliki perkembangan menarik lainnya untuk dibagikan dengan komunitas nanoteknologi? Berikut adalah cara mempublikasikan di nanowerk.com.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :memiliki
- :adalah
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- kelimpahan
- berlimpah-limpah
- Mencapai
- dicapai
- Mencapai
- di seluruh
- Adopsi
- memajukan
- uang muka
- kedatangan
- terjangkau
- Setelah
- sendirian
- alternatif
- an
- analisis
- dan
- tahunan
- Aplikasi
- pendekatan
- daerah
- sekitar
- AS
- At
- Mencoba
- penulis
- saldo
- mendasarkan
- baterai
- baterai
- BE
- percaya
- Berger
- antara
- Milyar
- biomassa
- kosong
- papan
- Buku-buku
- batas-batas
- terobosan
- Bangunan
- tapi
- by
- kapasitas
- Kapasitas
- karbon
- sel
- disemen
- pusat
- pusat
- tantangan
- biaya
- pengisian
- murah
- kimia
- Mandarin
- membersihkan
- energi bersih
- lebih dekat
- Koin
- kombinasi
- bergabung
- komersial
- masyarakat
- Perusahaan
- dibandingkan
- kompetitif
- komplementer
- komponen
- DIKONFIRMASI
- terus
- mengubah
- Biaya
- pengurangan biaya
- hemat biaya
- bisa
- siklus
- siklus
- Tanggal
- lebih dalam
- memberikan
- menunjukkan
- kepadatan
- Berasal
- Meskipun
- rincian
- Pengembangan
- Perkembangan
- distribusi
- Kekuasaan
- dr
- ganda
- dijuluki
- efisiensi
- upaya
- elektrolit
- muncul
- muncul
- aktif
- diaktifkan
- energi
- kepadatan energi
- Perangkat tambahan
- memastikan
- lingkungan
- memperkirakan
- Bahkan
- melebihi
- unggul
- luar biasa
- berlebihan
- menarik
- ada
- diperluas
- biaya
- wajah
- memfasilitasi
- kemungkinan
- pengisian
- Pertama
- fluktuasi
- terfokus
- diikuti
- Untuk
- bentuk
- dari
- penuh
- fungsionil
- mendasar
- lebih lanjut
- masa depan
- generasi
- mendapat
- gif
- lebih besar
- sangat
- kisi
- Kelompok
- Pertumbuhan
- Tamu
- Sulit
- harvard
- Universitas Harvard
- Memiliki
- High
- kinerja tinggi
- lebih tinggi
- engsel
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- How To
- HTTPS
- rintangan
- gambar
- Dampak
- ditingkatkan
- in
- industri
- murah
- inheren
- mulanya
- inovatif
- sebagai gantinya
- Mengintegrasikan
- intens
- ke
- masalah
- IT
- NYA
- ikut
- jpg
- hanya
- Kekurangan
- besar
- besar-besaran
- lebih besar
- Terakhir
- lapisan
- terkemuka
- Meninggalkan
- Dipimpin
- leveraging
- terletak
- Hidup
- 'like'
- keterbatasan
- logo
- umur panjang
- lepas
- Rendah
- Murah
- murah
- terbuat
- Arus utama
- membuat
- MEMBUAT
- Membuat
- Massa
- Adopsi Massal
- bahan
- bahan
- mekanisme
- Metrik
- Michael
- mikro
- Tengah
- gerakan
- banyak
- nama
- нанотехнологии
- berikutnya
- tidak
- of
- lepas
- on
- ONE
- hanya
- dioptimalkan
- Opsi
- or
- Lainnya
- kami
- keluaran
- lebih
- panel
- kertas
- penetrasi
- untuk
- prestasi
- izin
- PHP
- sangat penting
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- positif
- potensi
- kekuasaan
- prekursor
- lazim
- sebelumnya
- harga
- di harga
- Perdana
- proses
- menghasilkan
- Produksi
- menjanjikan
- menyediakan
- menerbitkan
- diterbitkan
- penerbit
- Mendorong
- kualitas
- R & D
- cepat
- LANGKA
- Tarif
- Mentah
- Kesiapan
- nyata
- dunia nyata
- baru
- mengurangi
- pengurangan
- yang tersisa
- menghapus
- Terbarukan
- ulang
- wajib
- penelitian
- peneliti
- Sumber
- Hasil
- penahan
- kesegaran
- kerajaan
- Safety/keselamatan
- terukur
- Skala
- ilmiah
- Share
- lembar
- Situs
- Ukuran
- keterampilan
- Masyarakat
- sodium
- tenaga surya
- solar panel
- Solar Power
- Segera
- khusus
- lampu sorot
- Stabilitas
- batang
- Langkah
- Masih
- penyimpanan
- opsi penyimpanan
- mudah
- Strategis
- kekuatan
- langkah
- kuat
- struktural
- struktur
- Perjuangan
- substansial
- sukses
- seperti itu
- cocok
- Permukaan
- Keberlanjutan
- berkelanjutan
- sistem
- disesuaikan
- teh
- tim
- Teknologi
- tes
- bahwa
- Grafik
- Masa depan
- mereka
- Ini
- ini
- tiga
- Melalui
- untuk
- terlalu
- alat
- transisi
- pengobatan
- Putar
- menggarisbawahi
- universitas
- membuka kunci
- Pembaruan
- atas
- URL
- menggunakan
- bekas
- menggunakan
- sangat
- melalui
- kelangsungan hidup
- giat
- pencucian
- Limbah
- Cara..
- sementara
- tersebar luas
- angin
- dengan
- dalam
- tanpa
- akan
- kamu
- Anda
- zephyrnet.dll
- zhang