Zespół znajduje dużą pojemność magazynową w bateriach wodnych

04 kwietnia 2023 (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy z Texas A&M University odkryli 1,000% różnicę w pojemności magazynowania wolnych od metalu elektrod na bazie wody. Baterie te różnią się od baterii litowo-jonowych zawierających kobalt. Celem grupy, jakim jest badanie akumulatorów niezawierających metali, wynika z lepszej kontroli nad krajowym łańcuchem dostaw, ponieważ kobalt i lit są zlecane na zewnątrz. Ta bezpieczniejsza chemia zapobiegłaby również pożarom akumulatorów. Profesor inżynierii chemicznej dr Jodie Lutkenhaus i adiunkt chemii dr Daniel Tabor opublikowali swoje odkrycia dotyczące baterii bezlitowych w Materiały przyrodnicze („Rola elektrolitu w niesprzężonych polimerach rodnikowych do bezmetalowych wodnych elektrod magazynujących energię”). Profesor inżynierii chemicznej dr. Jodie Lutkenhaus i adiunkt chemii dr. Daniel Tabor odkryli znaczną pojemność w bateriach wodnych. (Zdjęcie: Texas A&M Engineering) „Nie byłoby już pożarów baterii, ponieważ są one oparte na wodzie” — powiedział Lutkenhaus. „W przyszłości, jeśli przewidywane są niedobory materiałów, cena akumulatorów litowo-jonowych znacznie wzrośnie. Jeśli mamy tę alternatywną baterię, możemy zwrócić się do tej chemii, gdzie dostawy są znacznie bardziej stabilne, ponieważ możemy je wyprodukować tutaj, w Stanach Zjednoczonych, a materiały do ​​ich wykonania są tutaj. Lutkenhaus powiedział, że akumulatory wodne składają się z katody, elektrolitu i anody. Katody i anody to polimery, które mogą magazynować energię, a elektrolitem jest woda zmieszana z solami organicznymi. Elektrolit jest kluczem do przewodnictwa jonów i magazynowania energii poprzez interakcje z elektrodą. „Jeśli elektroda zbytnio pęcznieje podczas jazdy na rowerze, nie może dobrze przewodzić elektronów i tracisz całą wydajność” – powiedziała. „Uważam, że istnieje 1,000% różnica w pojemności magazynowania energii, w zależności od wyboru elektrolitu ze względu na efekty pęcznienia”. Według ich artykułu aktywne redoks, nieskoniugowane polimery rodnikowe (elektrody) są obiecującymi kandydatami na niezawierające metali akumulatory wodne ze względu na wysokie napięcie rozładowania polimerów i szybką kinetykę redoks. Reakcja jest złożona i trudna do rozwiązania ze względu na równoczesny transfer elektronów, jonów i cząsteczek wody. „Wykazujemy naturę reakcji redoks, badając wodne elektrolity o różnym chao-/kosmotropowym charakterze za pomocą elektrochemicznej mikrowagi z kryształu kwarcu z monitorowaniem rozpraszania w różnych skalach czasowych”, twierdzą naukowcy w artykule. Grupa badawcza Tabor uzupełniła wysiłki eksperymentalne symulacją obliczeniową i analizą. Symulacje dały wgląd w mikroskopijny obraz struktury i dynamiki w skali molekularnej. „Teoria i eksperyment często ściśle ze sobą współpracują, aby zrozumieć te materiały. Jedną z nowych rzeczy, które robimy obliczeniowo w tym artykule, jest ładowanie elektrody do wielu stanów naładowania i obserwowanie, jak otoczenie reaguje na to ładowanie” – powiedział Tabor. Badacze obserwowali makroskopowo, czy katoda baterii działała lepiej w obecności niektórych rodzajów soli, mierząc dokładnie, ile wody i soli trafia do baterii podczas jej pracy. „Zrobiliśmy to, aby wyjaśnić to, co zaobserwowano eksperymentalnie” – powiedział. „Teraz chcielibyśmy rozszerzyć nasze symulacje na przyszłe systemy. Musieliśmy potwierdzić naszą teorię, jakie siły napędzają tego rodzaju wtryskiwanie wody i rozpuszczalnika. „Dzięki tej nowej technologii magazynowania energii jest to krok naprzód w kierunku akumulatorów bez litu.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php