30 Ocak 2024
(Nanowerk Gündemi) Yenilenebilir rüzgar ve güneş enerjisine geçiş, uygun fiyatlı büyük ölçekli enerji depolama seçeneklerinin bulunmaması nedeniyle çok önemli bir engelle karşı karşıya. Uygun maliyetli şebeke düzeyindeki piller olmadan, dalgalanma ve kesinti sorunları, sürdürülebilir üretimin yaygın biçimde benimsenmesini pratik olmaktan çıkarıyor. Güneş panelleri ve rüzgar türbinleri gibi bileşenlerin üretim masraflarını azaltan umut verici adımların ardından, depolama teknolojisi aşılması gereken son engel olarak ortaya çıktı. Önde gelen pil şirketlerinin yoğun Ar-Ge çalışmalarına rağmen, yaygın lityum iyon kimyası bu uygulama için gereken düşük fiyat, güvenlik, stabilite ve yüksek çevrim ömrü kombinasyonunu elde etmekte zorlanıyor. Sodyum iyon pillerin ortaya çıkan potansiyeli, çabaları yeniden harekete geçirdi, ancak bunların başarısı, aşırı derecede nadir veya toksik malzemeler içermeyen uygun elektrotların geliştirilmesine bağlı. 'da yayınlanan bir makalede Gelişmiş Fonksiyonel Malzemeler (“Tea-Derived Sustainable Materials”), Harvard Üniversitesi'nden Dr. Xingcai Zhang liderliğindeki bir ekip, atık çay yapraklarından elde edilen yenilikçi bir malzeme kullanarak yüksek performanslı bir sodyum iyon pil anotunun geliştirilmesini ayrıntılarıyla anlatıyor. Araştırmacıların biyokütle kaynaklı anodu, sodyum iyon pillerini yaygın lityum iyon teknolojisine uygulanabilir ve düşük maliyetli bir alternatif haline getiren son gelişmelerden yola çıkarak, yeni nesil uygun fiyatlı ve sürdürülebilir şebeke düzeyinde enerji depolamayı mümkün kılabilecek nitelikleri ortaya koyuyor. Sodyum-iyon pillere yönelik önceki denemeler düşük maliyete ulaşmıştı ancak şarj kapasitesi, uzun ömür ve şarj oranları gibi performans alanlarında lityum-iyon hakimiyetinin yerini alamayacak kadar büyük kayıplar yaşadı. Bunun büyük bir kısmı temel kimya zorluklarından kaynaklanıyor; çünkü sodyum iyonlarının büyük boyutu pil bileşenleri içindeki hızlı hareketi kısıtlıyor. Dr. Zhang'ın çay izni anotunun temel avantajı, bu doğal sınırlamaları dengeleme biçiminde yatmaktadır. Araştırmacılar, tek adımlı basit bir piroliz işlemiyle ham çay yaprağı saplarını, sodyum iyonu depolaması için optimize edilmiş "sert karbon" malzemeye dönüştürüyor. Mevcut karbon bazlı anotlarla karşılaştırıldığında, ekibin TS-1400-HCl olarak adlandırılan atık çaydan türetilmiş sert karbonu, genel olarak önemli ölçüde geliştirilmiş ölçümler sunuyor. İlk şarj/deşarj döngüsünde %70 daha yüksek başlangıç kapasitesi, %91 daha yüksek verimlilik ve 7 döngüde 9-500 kat daha uzun ömür sağlar. Kritik olarak, TS-1400-HCl bu çığır açan performansı ölçeklenebilir bir endüstriyel süreç aracılığıyla yalnızca ucuz temel bileşenleri kullanarak elde ediyor.
TS-1400-HCl'nin HRTEM görüntüsü. (Wiley-VCH Verlag'ın izniyle yeniden basılmıştır) Araştırmacılar, TS-1400-HCl'nin kapasitelerini öncü çay yaprağı sapları ve stratejik asit muamelesi ile sağlanan yapısal iyileştirmelere bağlamaktadır. Doğal olarak gözenekli biyokütle yapısı, sodyum iyonu adsorpsiyonu için geniş kusurları ve boşlukları korurken elektrolit penetrasyonunu kolaylaştırır. Asit yıkama, ham formda kapasite kaybına neden olan yabancı maddeleri ortadan kaldırır. Bu iki yönlü yaklaşım, grafit benzeri katmanlar arasında genişletilmiş aralık, mikro ve mezo gözenekler boyunca bol miktarda adsorpsiyon alanı ve tekrarlanan şarj sırasında mükemmel yapısal sağlamlık sağlayan optimize edilmiş bir karbon anoduyla sonuçlanır. Dr. Zhang'ın grubu, spektroskopik analiz yoluyla, TS-1400-HCl'nin sodyum iyonu depolamasının, gözenekleri ve kusurları dolduran bir yüzey adsorpsiyon süreci ve ardından toplu elektrotta daha derindeki grafit tabakalar arasındaki interkalasyon yoluyla gerçekleştiğini doğruladı. Özel biyokütle sert karbon dokusunun gücünden yararlanan bu ikili mekanizma, yüksek kapasite ve elektrik verimliliği sağlamak için malzemeden tam olarak yararlanır. Tam sodyum iyonlu madeni para hücresinin gerçek dünya fizibilite testleri, TS-1400-HCl'nin seri üretim elektrotu olarak adaylığını daha da güçlendirdi. Stabilite için anodu önceden ayarlamadan, Dr. Zhang'ın çay yaprağı Na ile dolu hücre3V2(PO4)3 katot hala 1000 döngünün üzerinde olağanüstü uzun ömürlülüğe ve ticari lityum iyon pillerle rekabet edebilecek enerji yoğunluğuna ulaştı. Özel bir ön işleme gerek kalmadan bu tür hazırlık gösterileri, TS-1400-HCl'nin uygulanabilirliğini ve maliyet etkinliğini vurgulamaktadır. Araştırmacılar, sert karbon anotlarını üretmek için kullanılan ucuz asit muamelesi ve tavlamanın, kg başına 5-7 dolar civarında rekabetçi fiyatlandırmayı mümkün kılacağını tahmin ediyor. Ham çay yaprağı kaynaklarının bolluğuyla birlikte (yalnızca Çin'in yıllık üretimi 1 milyar kg'ı aşıyor) Dr. Zhang'ın grubu, biyokütle yaklaşımlarının ana akım, uygun fiyatlı bir pil malzemesi olarak gerçek sürdürülebilirlik ve olumlu çevresel etki açısından güçlü bir potansiyele sahip olduğuna inanıyor. Maliyeti düşürmek yerine performansı en üst düzeye çıkarmaya odaklanan tamamlayıcı katot malzemelerine yönelik devam eden araştırmalarla, TS-1400-HCl gibi elektrotları entegre eden sodyum iyon pilleri, yakında büyük ölçekli temiz enerji depolama ve dağıtım sistemlerinin kitlesel olarak benimsenmesinin önünü açabilir. Atıkların watt'a dönüştürülmesiyle ucuz, dayanıklı ve Dünya dostu şebeke pillerinin ortaya çıkışı bir adım daha yaklaşıyor.
– Michael, Royal Society of Chemistry tarafından yazılan üç kitabın yazarıdır:
Nano-Toplum: Teknolojinin Sınırlarını Zorlamak,
Nanoteknoloji: Gelecek Küçük, ve
Nano-mühendislik: Teknolojiyi Görünmez Yapan Beceri ve Araçlar
Telif Hakkı ©
Nanowerk LLC
Spotlight konuk yazarı olun! Geniş ve büyüyen grubumuza katılın konuk katkıda bulunanlar. Nanoteknoloji topluluğuyla paylaşmak için bilimsel bir makale yayınladınız mı veya başka heyecan verici gelişmeleriniz mi var? Nanowerk.com'da nasıl yayınlayacağınız burada.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :vardır
- :dır-dir
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- bolluk
- bol
- Başarmak
- elde
- Elde Ediyor
- karşısında
- Benimseme
- ilerlemek
- gelişmeler
- Advent
- uygun
- Sonra
- tek başına
- alternatif
- an
- analiz
- ve
- yıllık
- Uygulama
- yaklaşım
- alanlar
- etrafında
- AS
- At
- Denemeler
- yazar
- bakiyeler
- baz
- piller
- pil
- BE
- inanıyor
- Berger
- arasında
- Milyar
- biyokütle
- boş
- yazı tahtası
- Kitaplar
- sınırları
- buluş
- bina
- fakat
- by
- kapasiteleri
- Kapasite
- karbon
- hücre
- çimentolu
- Merkez
- merkezi
- zorluklar
- ücret
- doldurma
- ucuz
- kimya
- Çinin
- çamça
- temiz enerji
- yakın
- Sikke
- kombinasyon
- kombine
- ticari
- topluluk
- Şirketler
- karşılaştırıldığında
- rekabet
- tamamlayıcı
- bileşenler
- ONAYLANDI
- devam
- dönüştürmek
- Ücret
- maliyet azaltma
- uygun maliyetli
- olabilir
- devir
- döngüleri
- Tarih
- derin
- sağlıyor
- gösteriyor
- yoğunluk
- Türetilmiş
- Rağmen
- ayrıntılar
- gelişme
- gelişmeler
- dağıtım
- Hakimiyet
- dr
- çift
- dublajlı
- verim
- çabaları
- elektrolit
- ortaya
- ortaya çıkan
- etkinleştirmek
- etkin
- enerji
- enerji yoğunluğu
- geliştirmeleri
- sağlamak
- çevre
- tahmin
- Hatta
- aşıyor
- mükemmel
- olağanüstü
- aşırı
- heyecan verici
- mevcut
- genişletilmiş
- giderler
- yüzler
- kolaylaştırır
- fizibilite
- dolgu
- Ad
- dalgalanma
- odaklanmış
- takip
- İçin
- Airdrop Formu
- itibaren
- tam
- fonksiyonel
- temel
- daha fazla
- gelecek
- nesil
- gets
- gif
- büyük
- çok
- Grid
- grup
- Büyüyen
- Konuk
- Zor
- Harvard
- Harvard Üniversitesi
- Var
- Yüksek
- yüksek performans
- daha yüksek
- menteşeler
- Ne kadar
- Nasıl Yapılır
- HTTPS
- engel
- görüntü
- darbe
- gelişmiş
- in
- Sanayi
- ucuz
- doğal
- ilk
- yenilikçi
- yerine
- Bütünleştirme
- yoğun
- içine
- sorunlar
- IT
- ONUN
- kaydol
- jpg
- sadece
- Eksiklik
- büyük
- büyük ölçekli
- büyük
- Soyad
- katmanları
- önemli
- Ayrılmak
- Led
- kaldıraç
- yalan
- hayat
- sevmek
- sınırlamaları
- logo
- uzun ömürlü
- kayıp
- Düşük
- düşük fiyatlar
- düşük maliyetli
- yapılmış
- ana akım
- yapmak
- YAPAR
- Yapımı
- Kitle
- Kitle Kabulü
- malzeme
- malzemeler
- mekanizma
- Metrikleri
- Michael
- mikro
- Orta
- hareket
- çok
- isim
- Nanoteknoloji
- sonraki
- yok hayır
- of
- kapalı
- on
- ONE
- bir tek
- optimize
- Opsiyonlar
- or
- Diğer
- bizim
- çıktı
- tekrar
- paneller
- kâğıt
- nüfuz
- başına
- performans
- izin
- PHP
- asıl
- Platon
- Plato Veri Zekası
- PlatoVeri
- pozitif
- potansiyel
- güç kelimesini seçerim
- haberci
- yaygın
- önceki
- Fiyatlar
- fiyatlandırma
- asal
- süreç
- üretmek
- üretim
- umut verici
- sağlar
- yayınlamak
- yayınlanan
- yayımcı
- itme
- nitelikleri
- Ar-Ge
- hızlı
- NADİR
- oranlar
- Çiğ
- hazır olma
- gerçek
- Gerçek dünya
- son
- azaltarak
- azalma
- kalan
- kaldırır
- Yenilenebilir
- tekrarlanan
- gereklidir
- araştırma
- Araştırmacılar
- Kaynaklar
- Sonuçlar
- tespit
- sağlamlık
- kraliyet
- Güvenlik
- ölçeklenebilir
- ölçek
- bilimsel
- paylaş
- yaprak
- Yer
- beden
- becerileri
- Toplum
- sodyum
- güneş
- güneş panelleri
- Güneş Enerjisi
- Yakında
- özel
- spot
- istikrar
- sapları
- adım
- Yine
- hafızası
- depolama seçenekleri
- basit
- Stratejik
- güçlü
- adımlar
- güçlü
- yapısal
- yapı
- Çabalama
- esasen
- başarı
- böyle
- uygun
- yüzey
- Sürdürülebilirlik
- sürdürülebilir
- Sistemler
- ısmarlama
- Çay
- takım
- Teknoloji
- testleri
- o
- The
- Gelecek
- ve bazı Asya
- Bunlar
- Re-Tweet
- üç
- İçinden
- için
- çok
- araçlar
- geçiş
- tedavi
- Dönüş
- vurgulamak
- üniversite
- kilidini açmak
- Güncellemeler
- üzerine
- URL
- kullanım
- Kullanılmış
- kullanma
- çok
- üzerinden
- yaşayabilirlik
- yaşayabilir
- yıkama
- Atık
- Yol..
- süre
- yaygın
- rüzgar
- ile
- içinde
- olmadan
- olur
- sen
- zefirnet
- zhang