Ученые Техасского университета A&M работают с безметаллическими, водопроводными электродами для аккумуляторов и обнаруживают, что разница в емкости хранения энергии составляет до 1000%.
Как работают водопроводные аккумуляторы
В статье ученых, опубликованной на этой неделе в Nature Materials на этой неделе, водопроводные, или водные, аккумуляторы состоят из катода — отрицательно заряженного электрода; анода — положительно заряженного электрода; и электролита, как в традиционных аккумуляторах. Но в этом водопроводном аккумуляторе катоды и аноды представляют собой полимеры, способные хранить энергию, а электролитом является вода, смешанная с органическими солями.
Электролит переносит ионы — заряженные частицы — туда и обратно между катодом и анодом, а электролит также играет ключевую роль в хранении энергии благодаря своим взаимодействиям с электродом.
Профессор химической инженерии и соавтор доктор Джоди Люткенхаус утверждает:
Если электрод слишком сильно набухает во время циклирования, он плохо проводит электроны, и вы теряете всю производительность.
Я считаю, что существует 1000% разницы в емкости хранения энергии, в зависимости от выбора электролита, из-за эффектов набухания.
Согласно их статье, электроды — «редокc-активные неконьюгированные радикальные полимеры» — являются перспективными кандидатами для водопроводных аккумуляторов благодаря высокой разрядной напряженности и быстрой кинетике редокс-реакций полимеров.
Однако исследователи отмечают в аннотации своей статьи:
[Н]ичего не известно о механизме хранения энергии этих полимеров в водной среде. Сама реакция сложна и трудно разрешима из-за одновременной передачи электронов, ионов и молекул воды.
Будущее водных аккумуляторов
Исследователи предполагают, что водопроводные аккумуляторы могут помочь смягчить потенциальный дефицит таких металлов, как кобальт и литий, а также устранить вероятность возгорания аккумуляторов.
Люткенхаус продолжил:
Пожаров аккумуляторов больше не будет, потому что они водопроводные.
В будущем, если прогнозируется дефицит материалов, цена литий-ионных аккумуляторов сильно вырастет. Если у нас будет этот альтернативный аккумулятор, мы можем обратиться к этой химии, где предложение гораздо более стабильно, поскольку мы можем производить их здесь, в Соединенных Штатах, и материалы для их изготовления тоже здесь.
Исследователи также провели вычислительное моделирование и анализ, и они проведут дальнейшее моделирование, чтобы лучше понять теорию.
Ассистент профессора химии и соавтор доктор Дэниел Тэйбор сказал:
С этой новой технологией хранения энергии мы делаем шаг вперед к аккумуляторам без лития. У нас есть более четкое представление на молекулярном уровне о том, что делает некоторые аккумуляторные электроды лучше других, и это дает нам убедительные доказательства того, куда двигаться в дизайне материалов.
Читайте также: Ученый марсохода масштабирует углеродно-кислородные аккумуляторы
Фото: Texas A&M Engineering
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения персонализированных смет. Tesla теперь предлагает сопоставление цен, поэтому важно выбирать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои предложения. — *реклама.
Лучший комментарий от Jarko
Нравится 32 людям
Интересно. Но чтобы было ясно. Они НЕ строили такой аккумулятор, и он НЕ обещает 1000% улучшения емкости (как подразумевает ML). Это фундаментальное исследование перспективного электродного материала.
Посмотреть все комментарии