211service.com
Likmes uz metāla-gaisa akumulatora izrāvienu
Arizonas štata universitātes pārstāvis saka, ka tas var izstrādāt metāla-gaisa akumulatoru, kas ievērojami pārspēj tirgū esošās labākās litija jonu akumulatorus, un tagad tam ir nepieciešamais finansējums, lai to pierādītu.
Šķidrais sāls: Šajā attēlā redzami jonu šķidrumi (zilās lodītes) minerāleļļas vārglāzē.
ASV Enerģētikas departaments pagājušajā nedēļā piešķīra 5,13 miljonu dolāru pētniecības stipendiju Skotsdeilai, kas atrodas AZ. Šķidruma enerģija Metāla-gaisa baterijas izstrādei, kuras elektrolīts ir jonu šķidrums, nevis ūdens šķīdums.
Uzņēmuma mērķis ir izveidot metāla un gaisa jonu šķidruma akumulatoru, kura enerģijas blīvums ir līdz pat 11 reizēm lielāks nekā populārākajām litija jonu tehnoloģijām par mazāk nekā vienu trešdaļu no izmaksām. Kodijs Frīzens , Arizonas štata materiālu zinātnes profesors un Fluidic Energy dibinātājs, saka, ka jonu šķidrumu izmantošana pārvar daudzas problēmas, kas agrāk ir aizkavējušas metāla-gaisa baterijas. Es neapgalvoju, ka mums tas vēl ir, taču, ja mums izdosies, tas patiešām maina mūsu uzskatu par krātuvi, saka Frīzens, kurš tika nosaukts par vienu no. Tehnoloģiju apskats 2009. gadā labākie novatori, kas jaunāki par 35 gadiem.
Metāla-gaisa akumulatori, piemēram, tie, kuros izmanto cinkanodu, parasti paļaujas uz ūdens bāzes elektrolītiem. Skābeklis no apkārtējā gaisa tiek ievilkts caur porainu gaisa elektrodu (-katodu) un, saskaroties ar elektrolītu, rada hidroksiljonus. Šie joni sasniedz anodu un sāk oksidēt cinku - reakcija, kas rada strāvu, atbrīvojot elektronus.
Bet tāpat kā jebkurš ūdens šķīdums, ūdens elektrolītā var iztvaikot, izraisot akumulatoru priekšlaicīgu atteici. Ūdenim ir arī salīdzinoši zems elektroķīmiskais logs, kas nozīmē, ka tas sāks sadalīties, kad šūnā pārsniegs 1,23 voltus. Šīs bija divas problēmas, kuras ASV Gaisa spēku akadēmijas pētnieki sāka risināt apmēram pirms 25 gadiem. Astoņdesmito gadu sākumā viņi eksperimentēja ar jonu šķidrumiem — sāļiem, kas istabas temperatūrā ir šķidri un kas bieži var palikt šķidri temperatūrā, kas zemāka par nulli vai virs ūdens viršanas temperatūras.
Tie ir brīnumu šķidrumi. Viņi ir ievērojami, saka Džons Vilkss , jonu šķidrumu eksperts, kurš vada akadēmijas ķīmijas nodaļu. Ja paskatās uz šiem šķidrumiem pudelē, tie izskatās kā ūdens, izņemot to, ka tie ir viskozi. Tie nav gaistoši, neiztvaiko, ir fiziski stabili un diezgan labi vada elektrību.
Frīzens, kura Arizonas štata pētnieku komanda pēdējos gadus ir pavadījusi eksperimentējot ar dažādiem jonu šķidrumiem, saka, ka metāla-gaisa akumulators, kura elektrolīts izmanto jonu šķidrumu, ne tikai darbojas ievērojami ilgāk, jo izžūšana vairs nav problēma, bet arī saņem lielu enerģijas blīvuma palielinājumu. Šiem šķidrumiem ir elektroķīmiskās stabilitātes logi līdz pat pieciem voltiem, tāpēc tas ļauj nokļūt daudz enerģijas blīvākajos metālos nekā cinks. Viņš saka, ka viņa pētniecības grupa DOE finansētajā projektā mērķēs uz enerģijas blīvumu vismaz 900 vatstundu uz kilogramu un līdz 1600 vatstundām uz kilogramu.
Problēma ar jonu šķidrumiem ir tāda, ka tos joprojām ražo nelielos daudzumos, padarot tos dārgus salīdzinājumā ar daudziem citiem šķīdinātājiem, ko izmanto sāļu šķīdināšanai. Taču daži cilvēki tagad gatavo jonu šķidrumus no lietām, kas jau ir zināmas un ražotas lielos daudzumos, piemēram, mazgāšanas līdzekļiem, saka Vilkss.
Robins Rodžerss , Alabamas universitātes ķīmijas profesors, saka, ka izaicinājums ir atrast preču jonu šķidrumus ar pareizo īpašību kopumu, kas var pilnībā mainīt metāla-gaisa akumulatoru ekonomisko vienādojumu. Tas nav neiespējami, viņš saka. Es skatos uz jonu šķidrumiem un saku, speriet soli atpakaļ, jo jums tas jādara pavisam savādāk.
Frīzens mazina bažas par izmaksām, norādot, ka šķidrumi kļūst diezgan ekonomiski, ja tie tiek ražoti lielā apjomā. Tomēr viņš ir piesardzīgs, lai pārāk daudz nerunātu par viņa komandas izstrādātajiem jonu šķidrumiem, atklājot tikai to, ka ir vairāki pretendenti, kas, šķiet, darbojas labi.
Frīzens ir arī piesardzīgs, runājot par otru Fluidic Energy pētījuma galveno sastāvdaļu: metāla elektrodu struktūru, kas pārvar dendrīta veidošanās problēmu. Šīs zariem līdzīgās struktūras var augt, piemēram, uz cinka elektroda un izraisīt metāla-gaisa akumulatora īssavienojumu. Dendrīta veidošanās notiek uzlādējamās baterijās, kad ķīmiskās reakcijas tiek mainītas, ierobežojot uzlādes ciklu skaitu. Uzņēmums Fluidic Energy ir izstrādājis elektrodu sastatnes ar multimodālu porainību, kas nozīmē, ka tai ir dažādu poru izmēri līdz pat 10 nanometriem. Sastatnes ieskauj metālu, šajā gadījumā cinku, un var novērst dendrītu veidošanos, kas veidojas uzlādes laikā.
Tā kā spēja novērst iztvaikošanu, palielināt spriegumu un likvidēt dendritus, mēs šobrīd strādājam, lai to paceltu uz nākamo līmeni, saka Frīzens. Runa ir par visu, ko esam paveikuši pēdējo četru gadu laikā, un izmantot šo darbu akumulatorā, kas izskatās un jūtas tāpat kā litija akumulators, bet kura enerģijas blīvums ir daudz lielāks par to.
Tas nozīmētu, ka enerģijas uzkrāšana vairs nebūtu ierobežojošs faktors atjaunojamo energoresursu izmantošanai un elektriskiem transportlīdzekļiem, kas ar vienu uzlādi varētu nobraukt 400 līdz 500 jūdzes, par cenu, kas nedaudz pārsniedz svina-skābes akumulatoru izmaksas.