Računalništvo, telefonija
Poslovne rešitve
Triki in nasveti
27.05.2023 08:00

Deli z drugimi:

Share

Baterije na vodni osnovi so lahko alternativa za litij

Znanstveniki teksaške univerze A&M so odkrili 1000-odstotno razliko v zmogljivosti shranjevanja baterijskih elektrod na vodni osnovi brez kovin.
Foto: Texas A&M Engineering
Foto: Texas A&M Engineering

Brezkovinske baterije na vodni osnovi so edinstvene in popolnoma drugačne od tistih, ki uporabljajo kobalt v svoji litij-ionski obliki. Osredotočenost raziskovalne skupine na to vrsto baterij izhaja iz želje po večjem nadzoru nad domačo dobavno verigo, saj se kobalt in litij običajno pridobivata v drugih državah. Poleg tega bi lahko varnejša kemija baterij preprečila morebitne požare.

Profesorica kemijskega inženiringa dr. Jodie Lutkenhaus in docent za kemijo dr. Daniel Tabor sta objavila svoje ugotovitve o baterijah brez litija v reviji Nature Materials.

»Požarov baterij ne bi bilo več, ker vse temelji na vodni osnovi,« je dejala Lutkenhausova. »Če se bo zgodilo v prihodnosti predvideno pomanjkanje materialov, bo cena litij-ionskih baterij močno narasla. Če imamo alternativno baterijo, se lahko obrnemo na to kemično sestavo, kjer je dobava veliko bolj stabilna, saj jih lahko izdelujemo v Združenih državah Amerike in so materiali za njihovo izdelavo na voljo tukaj.«

Lutkenhausova je dejala še, 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 svojimi cikli preveč nabrekne, potem ne more dobro prevajati elektronov in izgubite celotno zmogljivost,« je dejala. »Verjamem, da obstaja 1000-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.

Taborjeva raziskovalna skupina pa je eksperimentalna prizadevanja dopolnila z računalniškimi simulacijami in analizami. Simulacije so omogočile 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 smo korak naprej k baterijam brez litija. Na molekularni ravni imamo boljšo predstavo o tem, zakaj nekatere baterijske elektrode delujejo bolje kot druge, in to nam daje močan dokaz in smernice, kako naj delamo naprej pri oblikovanju materialov,« je dejal Tabor.


Prijavi napako v članku
Vas zanima več iz te teme?
Li-ion baterija


Kaj berejo drugi?

Partnerji Računalniških novic Prikaži vse

Zlati partner

INFO-KOD d.o.o.

Cesta v Gorice 34a, 1000 Ljubljana, Tel: 01 256 24 99
Skupina INFO-KOD že dvajset let ponuja rešitve na področju avtomatske identifikacije, ki je podlaga za računalniško izmenjavo podatkov. INFO-KOD d.o.o. je eden izmed glavnih distributerjev ... Več

ARTIO PRINT & DESIGN

Cerkvenjak 13, 2236 Cerkvenjak, Tel: 031 538 000
Storitve tiska po meri sodobnega naročnika Pomislite na naslednje: iščete ponudnika za tisk letakov, brošur ali vizitk, storitev, ki jo v visoko konkurenčnem okolju potrebujemo ... Več

NJORKA d.o.o.

Tovarniška cesta 4c, 5270 Ajdovščina, Tel: 05 901 21 22
Podjetja se srečujejo z vse več podatki, za njihovo učinkovito obravnavo pa potrebujejo številne programe in aplikacije, kar sčasoma vodi v administracijsko zmešnjavo in posledično ... Več

tinaLILIPUT – grafično oblikovanje

Mariborska cesta 82, 2312 Orehova vas, Tel: 031 343 481
Grafično oblikovanje je pomembno orodje, ki izboljša komunikacijo z drugimi. Služi za posredovanje vaših idej na način, ki ni le učinkovit, ampak tudi eleganten. Preprosto povedano, ... Več