30. januar 2024
(Žarišče Nanowerk) Prehod na obnovljivo vetrno in sončno energijo se sooča s ključno oviro v pomanjkanju cenovno dostopnih možnosti za shranjevanje energije velikega obsega. Brez stroškovno učinkovitih baterij na ravni omrežja je zaradi težav zaradi nihanja in prekinitev široko sprejetje trajnostne proizvodnje nepraktično. Po obetavnih korakih pri zmanjševanju proizvodnih stroškov za komponente, kot so sončni kolektorji in vetrne turbine, se je tehnologija shranjevanja pokazala kot zadnja preostala ovira, ki jo je treba odpraviti. Kljub intenzivnim raziskavam in razvoju vodilnih podjetij za baterije se razširjene litij-ionske kemije trudijo doseči kombinacijo nizkih cen, varnosti, stabilnosti in dolgega življenjskega cikla, ki je potrebna za to aplikacijo. Naraščajoči potencial natrijevih ionskih baterij je ponovno spodbudil prizadevanja, vendar je njihov uspeh odvisen od razvoja ustreznih elektrod brez preveč redkih ali strupenih materialov. V prispevku, objavljenem v Napredni funkcionalni materiali (“Tea-Derived Sustainable Materials”), ekipa, ki jo vodi dr. Xingcai Zhang na Univerzi Harvard, podrobno opisuje svoj razvoj visoko zmogljive natrijeve ionske akumulatorske anode z uporabo inovativnega materiala, pridobljenega iz odpadnih čajnih listov. Na podlagi nedavnega napredka, zaradi katerega so natrijeve ionske baterije postale izvedljiva in poceni alternativa razširjeni litij-ionski tehnologiji, anoda raziskovalcev iz biomase dokazuje lastnosti, ki bi lahko omogočile naslednjo generacijo cenovno dostopnega in trajnostnega shranjevanja energije na ravni omrežja. Prejšnji poskusi natrijevih ionskih baterij so dosegli nizke stroške, vendar so bili preveč prizadeti na področjih zmogljivosti, kot so zmogljivost polnjenja, dolgoživost in stopnje polnjenja, da bi nadomestili prevlado litij-ionskih. Velik del tega izhaja iz temeljnih kemijskih izzivov, saj večja velikost natrijevih ionov omejuje hitro gibanje znotraj komponent baterije. Osrednji napredek anode iz čajnega lista dr. Zhanga je v tem, kako uravnava te inherentne omejitve. Z enostavnim enostopenjskim postopkom pirolize raziskovalci pretvorijo surova stebla čajnih listov v "trdo ogljikov" material, optimiziran za shranjevanje natrijevih ionov. V primerjavi z obstoječimi anodami na osnovi ogljika trdi ogljik ekipe, pridobljen iz odpadnega čaja, imenovan TS-1400-HCl, zagotavlja bistveno izboljšane meritve na vseh področjih. Zagotavlja 70 % višjo začetno zmogljivost, 91 % višjo učinkovitost v prvem ciklu polnjenja/praznjenja in 7-9x daljšo življenjsko dobo v 500 ciklih. Najpomembneje je, da TS-1400-HCl doseže to prelomno zmogljivost z uporabo samo poceni osnovnih komponent prek razširljivega industrijskega procesa.
HRTEM slika TS-1400-HCl. (Ponatisnjeno z dovoljenjem Wiley-VCH Verlag) Raziskovalci pripisujejo zmogljivosti TS-1400-HCl strukturnim izboljšavam, ki jih omogočajo predhodna stebla čajnih listov in strateška obdelava s kislino. Njegova naravno porozna struktura biomase olajša prodiranje elektrolitov, hkrati pa zadrži veliko napak in praznin za adsorpcijo natrijevih ionov. Pranje s kislino odstrani nečistoče, ki so povzročile izgubo zmogljivosti v surovi obliki. Rezultat tega dvosmernega pristopa je optimizirana ogljikova anoda, ki zagotavlja razširjen razmik med grafitom podobnimi plastmi, številna adsorpcijska mesta v mikro in mezoporah ter odlično strukturno robustnost pri ponavljajočem polnjenju. S spektroskopsko analizo je skupina dr. Zhanga potrdila, da do shranjevanja natrijevih ionov TS-1400-HCl pride s površinskim adsorpcijskim postopkom, ki zapolni pore in napake, čemur sledi interkalacija med grafitnimi ploščami globlje v masi elektrode. Ta dvojni mehanizem, ki izkorišča prednosti prilagojene teksture trdega ogljika iz biomase, v celoti izkoristi material za zagotavljanje visoke zmogljivosti in električne učinkovitosti. Preizkusi izvedljivosti polne natrijeve ionske gumbaste celice so dodatno utrdili kandidaturo TS-1400-HCl kot elektrode za množično proizvodnjo. Brez predhodnega sodiiranja anode za njeno stabilnost, polna celica čajnih listov dr. Zhanga z Na3V2(PO .)4)3 katoda še vedno dosegla izjemno dolgo življenjsko dobo več kot 1000 ciklov in energijsko gostoto, ki je konkurenčna komercialnim litij-ionskim baterijam. Takšne demonstracije pripravljenosti brez posebne predhodne obdelave poudarjajo sposobnost preživetja in stroškovno učinkovitost TS-1400-HCl. Raziskovalci ocenjujejo, da bi poceni obdelava s kislino in žarjenje, ki se uporabljata za proizvodnjo njihovih trdih ogljikovih anod, omogočila konkurenčno ceno okoli 5-7 USD na kg v velikem obsegu. Skupaj z obilico virov surovega čajnega lista – samo letna proizvodnja Kitajske presega 1 milijardo kg – skupina dr. Zhanga verjame, da ima njihov pristop k biomasi velik potencial za resnično trajnost in pozitiven vpliv na okolje kot glavni in cenovno dostopen material za baterije. Z nadaljnjimi raziskavami komplementarnih katodnih materialov, osredotočenih na maksimiziranje zmogljivosti namesto zmanjševanja stroškov, bi lahko natrijeve ionske baterije z integriranimi elektrodami, kot je TS-1400-HCl, kmalu omogočile množično sprejetje obsežnih sistemov za shranjevanje in distribucijo čiste energije. S pretvarjanjem odpadkov v vate je prihod poceni, vzdržljivih in Zemlji prijaznih omrežnih baterij korak bližje.
– Michael je avtor treh knjig Royal Society of Chemistry:
Nano-družba: potiskanje meja tehnologije,
Nanotehnologija: Prihodnost je drobnain
Nanoinženiring: Spretnosti in orodja, zaradi katerih je tehnologija nevidna
Copyright ©
Nanowerk LLC
Postanite avtor Spotlight gosta! Pridružite se naši veliki in rastoči skupini gostujoči sodelavci. Ste pravkar objavili znanstveni članek ali imate kakšen zanimiv razvoj, ki bi ga delili z nanotehnološko skupnostjo? Tukaj je opis, kako objaviti na nanowerk.com.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :ima
- : je
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- obilje
- bogat
- Doseči
- doseže
- Dosega
- čez
- Sprejetje
- napredovanje
- napredek
- prihod
- cenovno
- po
- sam
- alternativa
- an
- Analiza
- in
- letno
- uporaba
- pristop
- območja
- okoli
- AS
- At
- Poskusi
- Avtor
- tehtnice
- baza
- baterije
- baterija
- BE
- meni
- Berger
- med
- Billion
- biomasa
- prazno
- svet
- knjige
- Meje
- preboj
- Building
- vendar
- by
- zmogljivosti
- kapaciteta
- ogljika
- celica
- cementirano
- center
- Osrednji
- izzivi
- naboj
- polnjenje
- poceni
- kemija
- Kitajci
- čiščenje
- čista energija
- bližje
- Coin
- kombinacija
- kombinirani
- komercialna
- skupnost
- Podjetja
- v primerjavi z letom
- konkurenčno
- dopolnilni
- deli
- POTRJENO
- naprej
- pretvorbo
- strošek
- zmanjšanje cene
- stroškovno učinkovito
- bi
- cikel
- ciklov
- Datum
- globlje
- daje
- dokazuje,
- Gostota
- Izpeljano
- Kljub
- Podrobnosti
- Razvoj
- razvoju
- distribucija
- Prevlada
- dr
- dvojni
- poimenovan
- učinkovitosti
- prizadevanja
- elektrolit
- pojavile
- smirkovim
- omogočajo
- omogočena
- energija
- gostota energije
- izboljšave
- zagotovitev
- okolja
- oceniti
- Tudi
- presega
- odlično
- izjemno
- prekomerno
- zanimivo
- obstoječih
- razširiti
- Stroški
- obrazi
- olajša
- izvedljivost
- polnjenje
- prva
- nihanje
- osredotočena
- sledili
- za
- obrazec
- iz
- polno
- funkcionalno
- temeljna
- nadalje
- Prihodnost
- generacija
- dobi
- gif
- več
- zelo
- Mreža
- skupina
- Pridelovanje
- Gost
- Trdi
- harvard
- univerza Harvard
- Imajo
- visoka
- visokozmogljivo
- več
- tečaji
- Kako
- Kako
- HTTPS
- ovira
- slika
- vpliv
- izboljšalo
- in
- industrijske
- poceni
- inherentno
- začetna
- inovativne
- Namesto
- Povezovanje
- intenzivna
- v
- Vprašanja
- IT
- ITS
- pridružite
- jpg
- samo
- Pomanjkanje
- velika
- obsežne
- večja
- Zadnja
- plasti
- vodi
- pustite
- Led
- vzvod
- Leži
- življenje
- kot
- omejitve
- logo
- dolgoživost
- off
- nizka
- nizke cene
- nizkimi stroški
- je
- Mainstream
- Znamka
- IZDELA
- Izdelava
- Masa
- Množična posvojitev
- Material
- materiali
- Mehanizem
- Meritve
- Michael
- mikro
- Bližnji
- Gibanje
- veliko
- Ime
- nanotehnologija
- Naslednja
- št
- of
- off
- on
- ONE
- samo
- optimizirana
- možnosti
- or
- Ostalo
- naši
- izhod
- več
- plošče
- Papir
- penetracija
- za
- performance
- Dovoljenje
- PHP
- ključno
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- pozitiven
- potencial
- moč
- predhodnik
- prevladujoč
- prejšnja
- Cene
- cenitev
- Predsednik
- Postopek
- proizvodnjo
- proizvodnja
- obetaven
- zagotavlja
- objavijo
- objavljeno
- Založnik
- Potiskanje
- lastnosti
- R & D
- hitro
- REDKO
- Cene
- Surovi
- Pripravljenost
- pravo
- resnični svet
- nedavno
- zmanjšanje
- Zmanjšanje
- Preostalih
- odstrani
- Obnovljivi viri
- ponovi
- obvezna
- Raziskave
- raziskovalci
- viri
- Rezultati
- ohranitev
- robustnost
- royal
- Varnost
- razširljive
- Lestvica
- znanstveno
- Delite s prijatelji, znanci, družino in partnerji :-)
- listov
- Spletna mesta
- Velikosti
- spretnosti
- Društvo
- natrijev
- sončna
- sončni kolektorji
- Sončna energija
- Kmalu
- specializirani
- Spotlight
- Stabilnost
- stebla
- Korak
- Še vedno
- shranjevanje
- možnosti shranjevanja
- naravnost
- Strateško
- prednosti
- korakov
- močna
- strukturno
- Struktura
- Boj
- v bistvu
- uspeh
- taka
- primerna
- Površina
- Trajnostni razvoj
- trajnostno
- sistemi
- prilagojene
- Tea
- skupina
- Tehnologija
- testi
- da
- O
- Prihodnost
- njihove
- te
- ta
- 3
- skozi
- do
- tudi
- orodja
- Prehod
- Zdravljenje
- Obračalni
- podčrtaj
- univerza
- odklepanje
- posodobitve
- naprej
- URL
- uporaba
- Rabljeni
- uporabo
- zelo
- preko
- sposobnost preživetja
- preživetja
- pranje
- Odpadki
- način..
- medtem
- razširjen
- veter
- z
- v
- brez
- bi
- jo
- Vaša rutina za
- zefirnet
- zhang