بهبود عملکرد باتری با کاتالیزور‌هایی با نانوساختار‌های فازی غیرمتعارف
تاریخ انتشار: ۲۷ مهر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۲۲۳۰۸۱
باتری دی اکسید کربن فلزی یک فناوری امیدوارکننده و سازگار با محیط زیست است، اما بازده انرژی آن محدود است.
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، باتری دی اکسید کربن فلزی یک فناوری امیدوارکننده و سازگار با محیط زیست است، اما بازده انرژی آن محدود است. به تازگی، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی شیمیدانان از دانشگاه سیتی هنگ کنگ (CityU) با معرفی یک نانو ماده فاز غیرمتعارف به عنوان کاتالیزور، روشی نوآورانه برای غلبه بر این مشکل ارائه کرده‌اند که بازده انرژی باتری را تا ۸۳٫۸ درصد افزایش می‌دهد.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
باتری دی اکسید کربن فلزی می‌تواند الکتریسیته بادوام (چگالی انرژی بالا) برای وسایل الکترونیکی فراهم کند و تثبیت دی اکسید کربن (CO ۲) را بدون مصرف انرژی اضافی از یک مدار خارجی برای تبدیل گازهای گلخانه‌ای CO ۲ به محصولات با ارزش افزوده امکان‌پذیر می‌کند.
به طور خاص، باتری لیتیوم دی اکسید کربن دارای چگالی انرژی نظری بالایی است (۱۸۷۶ Wh kg-۱)، که آن را به یک نامزد امیدوارکننده برای نسل بعدی فناوری تبدیل انرژی و ذخیره‌سازی با عملکرد بالا تبدیل می‌کند.
با این حال، باتری‌های فلز CO ۲ هنوز از سینتیک واکنش کند رنج می‌برند. این موضوع باعث افزایش پتانسیل اضافه مورد نیاز می‌شود (یعنی ولتاژ یا انرژی بیشتری نسبت به آنچه که در تئوری برای ایجاد واکنش اکسیداسیون/احیاء که باعث کارکرد باتری می‌شود، مورد نیاز است)، همچنین راندمان انرژی پایین، برگشت‌پذیری ضعیف و پایداری چرخه‌ای محدود از دیگر مشکلات این فناوری است.
فان ژانشی، استادیار دپارتمان شیمی در CityU می‌گوید: «محققان معمولاً مورفولوژی، اندازه، اجزای تشکیل‌دهنده و توزیع اجزای مبتنی بر فلز در کاتالیزور‌های کاتدی مرکب را نگرانی‌های اصلی می‌دانند که منجر به تفاوت در عملکرد باتری می‌شود. اما ما دریافتیم که تهیه کاتالیزور‌های جدید با فاز‌های غیرمتعارف، راهبردی عملی و امیدوارکننده برای افزایش بهره‌وری انرژی و عملکرد باتری‌های فلزی گازی است، به ویژه از آنجایی که راهبرد‌های اصلاح سنتی برای کاتالیست‌ها با موانع فنی طولانی مدت مواجه شده است.»
فن و تیمش تجربیات و دانش گسترده‌ای در رابطه با تنظیم دقیق فاز بلوری نانومواد مبتنی بر فلز به دست آوردند، که آنها را قادر ساخت عناصر مناسبی را برای ساخت فاز‌های غیرمتعارف خود انتخاب کنند. فن توضیح داد: «با این حال، این بدان معنا نیست که تحقق این فرآیند آسان است، زیرا شامل الزامات سختگیرانه در مورد کاتالیزور‌های کاتدی در یک محیط آلی است.»
این تیم نانوساختار‌های ایریدیوم را با هتروفاز مکعبی (fcc) غیر متعارف ۴ H/face-centred با کنترل سینتیک رشد آهن روی الگو‌های طلا (Au) سنتز کردند. در آزمایش‌های خود، کاتالیزور با هتروفاز ۴ H/fcc فلات شارژ کمتر (زیر ۳٫۶۱ ولت) و راندمان انرژی بالاتر تا ۸۳٫۸ درصد در طول چرخه در باتری‌های لیتیوم دی‌اکسید کربن نسبت به سایر کاتالیزور‌های مبتنی بر فلز نشان داد.
ترکیبی از آزمایش‌ها و محاسبات نظری انجام‌شده توسط این تیم نشان داد که نانوساختار‌های ۴ H/fcc Ir که از طریق مهندسی فاز ایجاد شده‌اند برای تشکیل برگشت‌پذیر محصولات مطلوب‌تر هستند. در نتیجه پتانسیل اضافی را کاهش داده و پایداری واکنش‌های ردوکس الکتروشیمیایی را ارتقا می‌دهند.
منبع: خبرگزاری دانشجو
کلیدواژه: باتری ساختار فلزی کاتالیزور نانوساختار دی اکسید کربن کاتالیزور ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت snn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری دانشجو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۲۲۳۰۸۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
جذب گازهای گلخانه ای در یک ماده متخلخل جدید
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، این دستاورد پژوهشگران دانشگاه «هریوت وات» می تواند با کاهش بالقوه دی اکسید کربن (CO2) و هگزا فلوراید گوگرد (SF6) در جو که محرک های مهم گرمایش جهانی هستند، عوارض تغییرات اقلیم را کم کند.
به گفته محققان،هگزا فلوراید گوگرد در مقایسه با دی اکسید کربن، گاز گلخانه ای قوی تری است و می تواند هزاران سال در جو دوام بیاورد.
مقابله با بزرگترین چالش جوامع
این گروه از یک مدل رایانه ای برای پیش بینی دقیق نحوه جمع آوری مولکول ها در مواد متخلخل جدید استفاده کردند. متخصصان مدل سازی محاسباتی در کالج امپریال لندن و دانشگاه ساوت همپتون شبیه سازی هایی را برای درک و پیش بینی فرآیند مونتاژ مولکول های قفس در مواد متخلخل طراحی کردند.
این مولکول ها به طور خاص به ذخیره دی اکسید کربن و هگزا فلوراید گوگرد تمایل دارند. ساختار و ترکیب آنها ظرفیت ذخیره سازی این گازهای گلخانه ای را فراهم می کند.
به ویژه ساختار متخلخل «قفس در قفس» امکان جذب و ذخیره گازهای آسیب زای محیط زیست را فراهم می کند. «قفس در قفس» به این معنی است که مولکول های قفس با استفاده از قفس های دیگر برای ابداع مواد متخلخل جدید در کنار هم قرار می گیرند.
دکتر «مارک لیتل» « Marc Little» دانشمند مواد، استادیار موسسه علوم شیمی دانشگاه هریوت وات و متخصص مواد متخلخل، اظهار داشت: این یک کشف هیجان انگیز است زیرا ما به مواد متخلخل جدید برای کمک به حل بزرگترین چالش های جوامع مانند جذب و ذخیره گازهای گلخانه ای نیاز داریم. ترکیب مطالعات محاسباتی مانند آنچه ما انجام دادیم با فناوری های جدید هوش مصنوعی، می تواند عرضه بی سابقه ای از مواد جدید را برای حل فوری ترین چالش های اجتماعی ایجاد کند و این پژوهش گام مهمی در این مسیر است.
ابزاری که می تواند ترکیبات آلی فرار را از هوا حذف کند
لیتل می گوید علاوه بر این مولکول های دارای ساختارهای پیچیده می توانند حذف ترکیبات سمی عمدتا ترکیبات آلی فرار را از هوا تسهیل کرده و علم پزشکی نیز مفید واقع شوند.
نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Synthesis منتشر شده است.
انتهای پیام/
تداوم بارندگیها در کشور / دمای هوا در بعضی مناطق کاهش مییابد