Jauns 'Ultra-Battery' tikpat enerģijas blīvs kā sprāgstvielas

Akumulatoru enerģijas blīvums ir ārkārtīgi svarīgs kā jaunu tehnoloģiju veicinātājs. Tikmēr centieni radīt arvien jaudīgākus akumulatorus ir pat likuši dažiem ražotājiem domāt mobilo tālruņu barošana ar enerģētiski blīviem ogļūdeņražiem, piemēram, propānu.

Tāpēc apgalvojumi tika izvirzīti par īpaši agrīnas stadijas ultraakumulatoru nesen paziņoja žurnālā Dabas ķīmija ir tik ievērojamas.

Ja tā padomā, [šis] ir kondensētākais enerģijas uzglabāšanas veids ārpus kodolenerģijas, teica izgudrotājs Choong-Shik Yoo no Vašingtonas štata universitātes. Yoo īpaši akumulators sastāv no ksenona difluorīda (XeF2), balta kristāla, ko izmanto silīcija vadu kodināšanai, kas saspiests līdz īpaši blīvam stāvoklim dimanta skrūvspīlē, kas rada spiedienu vairāk nekā divus miljonus atmosfēru.

Pielietojot XeF2 šāda līmeņa spiedienu, viela tiek metalizēta, piespiežot visus tās atomus tuvāk viena otrai, nonākot jaunā stabilā stāvoklī.

Šis attēls parāda, kā kristāls maina krāsu, mainot stāvokļus, no salīdzinoši mīksta caurspīdīga kristāla uz sarkanīgu divdimensiju grafītam līdzīgu sešstūrainu struktūru un pēc tam virs 70 gigapaskāliem uz melnu trīsdimensiju fluorītam līdzīgu struktūru. konstrukcija, kas ir metāls.

Īpaši blīvā stāvoklī mehāniskā enerģija, kas tiek pārraidīta uz metalizēto XeF2, tagad tiek glabāta pašā vielā kā sava veida ķīmiskā enerģija. Viss, kas nepieciešams, lai to atbrīvotu, ir viena kristāla atoma perturbācija, kas izraisīs visas metalizētās vielas spontāni atslēgšanu, saka Yoo.

Reakcija burtiski būtu sprādzienbīstama. Vienā mirklī XeF2 pārvērstu savu uzkrāto enerģiju siltumenerģijā ar gandrīz 100% efektivitāti. XeF2 uzglabā apmēram 1 kilodžoulu enerģijas uz gramu jeb aptuveni 10% enerģijas, kas uzkrāta šķidrā H2 un O2 maisījuma raķešu degvielā, vai aptuveni 20% no [enerģijas, kas uzkrāta] vienā no visspēcīgākajām sprāgstvielām HMX, saka Yoo. Viņš piebilst, ka, aplūkojot to kā potenciālu enerģijas uzglabāšanas līdzekli, šis atklājums ir kvalificējams kā jauna enerģētisko molekulu vai cietā kurināmā klase.

Kamēr mēs neizdomāsim, kā izveidot ar raķešu darbināmu plaša patēriņa elektroniku, triks, lai XeF2 pārvērstu par dzīvotspējīgu līdzekli enerģijas uzglabāšanai un atbrīvošanai, ir izdomāt, kādus piemaisījumus pievienot, lai tas būtu metastabils, tāpat kā visas degošās fosilā kurināmā. tos ieskauj, ko mēs saucam par plastmasu.

Ja padomājat par visiem mums zināmajiem materiāliem, 95% vai vairāk ir metastabilā stāvoklī, saka Yoo.

Metastabilitāte ir pamatproblēma materiālu izpētē, un tā ir raksturīga daudzām citām vielām, kas metalizējas un iegūst eksotiskas īpašības pēc ārkārtējas saspiešanas, tostarp CO2, N2, O2 utt. Ja Yoo un viņa kolēģi var pārvarēt šo problēmu kopīgai vielas, kas augstā spiedienā var iegūt jaunu molekulāro konfigurāciju, tās būs radījušas pilnīgi jaunu enerģijas uzkrāšanas līdzekli.

Tomēr šis mērķis ir tālu — līdz šim Yoo atklājums ir sintezēts tikai laboratorijā, tik niecīgos daudzumos, ka, attaisot rāvējslēdzēju, tas nerada nekādu apdraudējumu.

Sekojiet Kristoferam Mimsam Twitter , vai sazinieties ar viņu pa e-pastu .

paslēpties