Úsáidfear cineál nua anóid luaidhe-bhunaithe sa chéad ghlúin eile de chadhnraí litiam

Soláthraíonn cadhnraí ian litiam cumhacht do gach feiste, ó fhóin chliste go ríomhairí glúine go feithiclí leictreacha. Tá eolaithe ar fud an domhain ag cuardach comhpháirteanna nua agus feabhsaithe chun cadhnraí níos fearr a mhonarú dóibh seo agus d’fheidhmchláir eile.

Thuairiscigh eolaithe ag Saotharlann Náisiúnta Argonne de Roinn Fuinnimh na SA (DOE) leictreoid nua atá deartha le haghaidh cadhnraí litiam-ian ag baint úsáide as ábhair ar chostas íseal mar luaidhe agus carbóin. I measc na rannpháirtithe leis an bhfionnachtain thábhachtach seo tá eolaithe ó Ollscoil Northwestern, Saotharlann Náisiúnta Brookhaven, agus Institiúid Náisiúnta Eolaíochta agus Teicneolaíochta Ulsan (UNIST).

Dúirt Eungje Lee, Príomh-Údar agus Eolaí Ábhair Eolaíochta agus Innealtóireachta Ceimiceacha (CSE) in Ollscoil Argonne, "Tá impleachtaí spreagúla ag ár dtaighde maidir le cadhnraí litiam-ian ar chostas íseal, ardfheidhmíochta agus inbhuanaithe a dhearadh a fhéadfaidh cumhacht a sholáthar do hibrideach. agus gach feithicil leictreach."

Is é prionsabal oibre cadhnraí litiam-ian ná hiain litiam a chur isteach san anóid le linn muirir agus iad a bhaint le linn urscaoilte. Is féidir leis an anóid graifít reatha dul faoi na mílte timthriallta urscaoilte muirir den sórt sin, ach is cosúil go bhfuil a theorainn bainte amach aige i dtéarmaí acmhainn stórála fuinnimh.

Dúirt Lee, "Tá cinneadh déanta againn staidéar a dhéanamh ar luaidhe mar ionadach ar graifít mar ábhar anóid. Tá an luaidhe thar a bheith tarraingteach toisc go bhfuil sé saor agus saor. Ina theannta sin, mar gheall ar stair fhada cadhnraí luaidhe-aigéad a sholáthraíonn cumhacht cúnta do ghluaisteáin. , tá slabhra soláthair iomlán aige agus tá sé ar cheann de na hábhair is athchúrsáilte ar domhan. Sna Stáit Aontaithe, is é an ráta aisghabhála luaidhe reatha ná 99%.

Dúirt Li leis, "Is féidir lenár n-anóid nua foinse ioncaim nua a sholáthar don tionscal mór atá i mbun déantúsaíochta agus athchúrsáil ceallraí luaidhe-aigéad faoi láthair."

Ní gnáthphláta luaidhe é anóid na foirne, ach cáithníní micreascópacha gan áireamh le struchtúir chasta: nanacháithníní luaidhe atá leabaithe i maitrís carbóin agus timpeallaithe ag blaosc tanaí ocsaíd luaidhe. Cé go bhfuil cuma casta ar an struchtúr seo, tá modh déantúsaíochta simplí, ar chostas íseal cruthaithe ag an bhfoireann.

"Is éard atá i gceist lenár modh ná cáithníní móra ocsaíd luaidhe a mheascadh le púdar carbóin agus ascalach ar feadh roinnt uaireanta go dtí go foirmítear cáithníní micreascópacha leis an struchtúr croí-bhlaosc atá ag teastáil," a mhínigh Christopher Johnson, príomhthaighdeoir an tionscadail agus taighdeoir den scoth ag Argonne, CSE.

Léiríodh i dtástálacha a rinneadh i gcadhnraí saotharlainne a raibh níos mó ná 100 timthriall urscaoilte muirir acu go bhfuil toilleadh stórála fuinnimh an anóid nana-chomhchodach nua luaidhe-bhunaithe dhá uair níos mó ná an anóid graifíte reatha (caighdeánach don meáchan céanna). Tá feidhmíocht chobhsaí le linn an phróisis rothaíochta indéanta, toisc gur féidir le méideanna beaga cáithníní strus a mhaolú, agus soláthraíonn maitrís carbóin an seoltacht riachtanach agus feidhmíonn sé mar mhaolán chun damáiste a chosc ar leathnú toirte le linn an phróisis rothaíochta. Fuair ​​​​an fhoireann taighde amach freisin go bhfeabhsaítear feidhmíocht go mór trí líon beag de charbónáit fluoroethile a chur leis an leictrilít chaighdeánach.

Rinne taighdeoirí staidéar ar mheicníochtaí muirir agus urscaoilte an anóid ag Lárionad Foinse Ard-Raidíochta GeoSoilEnviro (GSECARS) atá á oibriú ag Ollscoil Chicago, atá lonnaithe in Argona, Oifig Áis Úsáideora Eolaíochta DOE. Trí dhíraonadh X-ghathaithe synchrotron, tá siad in ann trasdul céim na n-ábhar leictreoid diúltach a rianú le linn luchtaithe agus urscaoilte. Nochtann na torthaí tréithrithe seo, in éineacht leis na torthaí a bhailigh Ionad Tréithrithe Adamhach agus Nanascála Ollscoil an Iarthuaiscirt agus Foinse Solais Synchrotron Náisiúnta II Áis Úsáideora DOE i Brookhaven, na frithghníomhartha leictriceimiceacha a tharlaíonn idir iain luaidhe agus litiam le linn luchtaithe agus urscaoilte, a bhí. anaithnid roimhe seo.

Dúirt Lee, "D'fhéadfadh an léargas bunúsach seo a bheith tábhachtach chun an meicníocht imoibrithe idir anóidí luaidhe agus sileacain a thuiscint."

Is rogha eile ar chostas íseal agus ardfheidhmíochta é anóid sileacain don chéad ghlúin eile de chadhnraí litiam-ian.

Dúirt Johnson, "Dúshlán ár bhfionnachtain an tuiscint atá ann faoi láthair ar an ábhar leictreoid seo." Soláthraíonn ár bhfionnachtain impleachtaí spreagúla freisin maidir le hábhair anóid ardfheidhmíochta ar chostas íseal a dhearadh le haghaidh iompair agus stórála fuinnimh sheasta, mar fhoinsí cumhachta cúltaca don eangach chumhachta. "

Foilsíodh páipéar na foirne san Ard-Ábhair Feidhme a foilsíodh le déanaí.