Ekipa najde veliko zmogljivost shranjevanja v baterijah na vodni osnovi

04. april 2023 (Nanowerk novice) Raziskovalci na teksaški univerzi A&M so odkrili 1,000-odstotno razliko v zmogljivosti shranjevanja baterijskih elektrod na vodni osnovi brez kovin. Te baterije se razlikujejo od litij-ionskih baterij, ki vsebujejo kobalt. Cilj skupine, da razišče brezkovinske baterije, izhaja iz boljšega nadzora nad domačo dobavno verigo, saj se kobalt in litij oddajata zunanjim izvajalcem. Ta varnejša kemija bi tudi preprečila požare baterij. Profesorica kemijskega inženirstva dr. Jodie Lutkenhaus in docent za kemijo dr. Daniel Tabor sta objavila svoje ugotovitve o baterijah brez litija v Nature Materials ("Vloga elektrolita v nekonjugiranih radikalnih polimerih za brezkovinske vodne elektrode za shranjevanje energije"). Profesor kemijskega inženirstva dr. Jodie Lutkenhaus in docentka za kemijo dr. Daniel Tabor je odkril veliko zmogljivost shranjevanja v vodnih baterijah. (Slika: Texas A&M Engineering) »Požarov baterije ne bi bilo več, ker je na vodni osnovi,« je dejal Lutkenhaus. »Če bo v prihodnosti predvideno pomanjkanje materialov, bo cena litij-ionskih baterij močno narasla. Če imamo to alternativno baterijo, se lahko obrnemo na to kemijo, kjer je dobava veliko bolj stabilna, ker jih lahko izdelujemo tukaj v Združenih državah in materiali za njihovo izdelavo so tukaj.« Lutkenhaus je dejal, da so vodne baterije sestavljene iz katode, elektrolita in anode. Katode in anode so polimeri, ki lahko hranijo energijo, elektrolit pa je voda, pomešana z organskimi solmi. Elektrolit je ključen za ionsko prevodnost in shranjevanje energije prek interakcije z elektrodo. »Če elektroda med kolesarjenjem preveč nabrekne, potem ne more dobro prevajati elektronov in izgubite celotno zmogljivost,« je dejala. "Verjamem, da obstaja 1,000-odstotna razlika v zmogljivosti shranjevanja energije, odvisno od izbire elektrolita zaradi učinkov nabrekanja." Glede na njihov članek so redoks-aktivni, nekonjugirani radikalni polimeri (elektrode) obetavni kandidati za brezkovinske vodne baterije zaradi visoke napetosti praznjenja polimerov in hitre redoks kinetike. Reakcija je kompleksna in težko rešljiva zaradi hkratnega prenosa elektronov, ionov in molekul vode. "Dokazujemo naravo redoks reakcije s preučevanjem vodnih elektrolitov različnega kao-/kosmotropskega značaja z uporabo elektrokemične kristalne mikrotehtnice iz kvarca s spremljanjem disipacije v različnih časovnih obdobjih," pravijo raziskovalci v članku. Raziskovalna skupina Tabora je eksperimentalna prizadevanja dopolnila z računalniško simulacijo in analizo. Simulacije so dale vpogled v mikroskopsko molekularno sliko strukture in dinamike. »Teorija in eksperiment pogosto tesno sodelujeta pri razumevanju teh materialov. Ena od novih stvari, ki jih računsko izvajamo v tem dokumentu, je, da dejansko napolnimo elektrodo do več stanj napolnjenosti in vidimo, kako se okolica odziva na to polnjenje,« je dejal Tabor. Raziskovalci so makroskopsko opazovali, ali katoda baterije deluje bolje v prisotnosti določenih vrst soli, tako da so natančno izmerili, koliko vode in soli gre v baterijo med delovanjem. "To smo naredili, da bi razložili, kaj smo eksperimentalno opazili," je dejal. »Zdaj bi radi razširili naše simulacije na prihodnje sisteme. Morali smo potrditi našo teorijo o tem, katere so sile, ki poganjajo takšno vbrizgavanje vode in topila. »S to novo tehnologijo shranjevanja energije je to korak naprej k baterijam brez litija.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php