دور از آب: Skoltech دانشمندان نشان می دهد امیدوار کننده الکترولیت جامد است 'آبگریز'

Skoltech محققان و همکاران خود نشان داده اند که LATP یک الکترولیت جامد در نظر گرفته شده برای استفاده در نسل بعدی ذخیره سازی انرژی است که بسیار حساس به آب است که مستقیم پیامدهای بالقوه عملکرد باتری و طول عمر. مقاله منتشر شده در مجله شیمی مواد.

اگر چه منابع انرژی تجدید پذیر جذب علاقه زیادی در سراسر جهان با توجه به فن آوری های سبز و تبدیل بالا و بهره وری خود را ادغام یک چالش باقی مانده است به عنوان انرژیهای تجدید پذیر هستند ذاتا چرخهای و متناقض است. به عنوان شب به دنبال روز و آرام زیر باد از حالت غیر فعال به شرح زیر تولید برق. بدیهی است چنین گفتمان متناوب قدرت عرضه خواهد شد و به سختی برآورده مصرف کنندگان انتظارات اما یک راه حل وجود دارد که می تواند غلبه بر این مانع یعنی ذخیره سازی انرژی در شبکه های. این سیستم در حال انتظار برای جمع آوری خود به خود انرژی تولید شده و سپس توزیع آن در تقاضا ارائه پایدار و انعطاف پذیر قدرت تحویل.

در میان طیف گسترده ای از ذخیره سازی انرژی در سیستم های اکسیداسیون و کاهش جریان باتری به نظر می رسد مناسب ترین را با توجه به آسان مقیاس پذیری عملیات و کنترل قدرت خروجی. یک redox flow باتری است که در راه یک باتری معمولی تبدیل داخل به خارج: الکترود تبدیل به مایعات (anolyte و catholyte) در حالی که یون الکترولیت رسانا می شود یک جامد غشاء و فرآیندهای غشایی. خواص این غشاء تعیین نهایی عملکرد و عمر باتری پس از دانشمندان با توجه به مواد مختلف هر دو معدنی و پلیمری که خواهد بود مناسب برای این منظور است.

یکی از این ترکیبات است Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 یا LATP. آن است که به خوبی شناخته شده لیتیوم مواد رسانا متعلق به NASICON-خانواده (به نام بعد از اول خوب توصیف سدیم-رسانا نمایندگان -- Na فوق العاده یونی هادی). این خانواده تعریف شده است مشابه ساختار بلوری است که تعیین آن بالا رسانایی یونی.

LATP هدایت و ویژگی های ساختاری شرح داده شده کاملا به طور کامل و در عین حال ثبات آن نسبت به عادی عوامل محیطی مانند هوا و آب همچنان ضعیف است. پس مريم Pogosova از Skoltech مرکز انرژی علم و فناوری و همکاران او تصمیم گرفت برای پیدا کردن که آیا آب خالص را تحت تاثیر قرار LATP خواص.

"LATP ما باعث کنجکاوی علمی. شناخته شده superionic هادی LATP دارای پتانسیل بالا برای بیشتر مواد شیمیایی و فن آوری بهبود است. ما می دانستیم که محدودیت های آن مانند فقیر خواص مکانیکی (شکنندگی) و بی ثباتی نسبت به فلز لیتیوم. این محدودیت کاملا قابل قبول که ما برنامه ریزی شده برای جبران آنها از طریق ایجاد مواد کامپوزیت. بنابراین ما شروع به آزمایش های ما," Pogosova توضیح می دهد.

مطالعات قبلی توسط این گروه نشان داد که LATP سرامیک بودند از دست دادن هدایت و نه به شدت که ذخیره شده برای چند روز در هر دو محیط هوا و آرگون. محققان فرض است که رطوبت ممکن است نقش کلیدی در این تخریب و مجموعه ای از برای کشف LATP قرار گرفتن در معرض آب است.

برای اولین بار دانشمندان سنتز LATP طریق اصلی دو مرحله واکنشهای حالت جامد. آنها پس از قرار دادن نمونه ها در آب مقطر و در سمت چپ برای دوره های مختلف از زمان تا 12 ساعت و پس از آن انجام الکتروشیمیایی ساختاری و شیمیایی و مورفولوژیکی تجزیه و پشتیبانی نظری و مدل سازی.

این آزمایش نشان داد که LATP سرامیک تنزل قابل توجهی در تماس با آب از دست دادن تا 64% در مجموع یونی هدایت پس از حدود دو ساعت از قرار گرفتن در معرض. دانشمندان همچنین مشاهده یک دسته از دیگر شواهد تخریب: microcracking دانه شکل اعوجاج شکل گیری نانوذرات ترکیب شیمیایی شیفت واحد سلولی انقباض و intrastructural polyhedra و فشار تغییر میکند. همه از این امر آنها را به نتیجه گیری کرد که LATP سرامیک بسیار حساس به آب و احتمالا نامناسب برای استفاده در آبی اکسیداسیون و کاهش جریان باتری.

"آشکارا تاثیر آب یک نگرانی برای خالص LATPs و مناسب بودن آنها برای اکسیداسیون و سیستم های گردش به خصوص آنهایی که آبی. من می خواهم به استرس است که آب مقطر/LATP سیستم تجزیه و تحلیل در این مطالعه می کند نشان دهنده واقعی اکسیداسیون و کاهش جریان شرایط باتری به عنوان anolyte/catholyte راه حل های پیچیده تر هستند. بنابراین در این نقطه من نمی سعی کنید برای پیش بینی آینده LATP. با این وجود من معتقدم که دانش بنیادی به دست آمده است که در حال حاضر با ارزش و قابل اجرا: هر نوع آب است که در حال حاضر به وضوح یک دلیل برای در حالت آماده باش. برای مثال در حال حاضر ما می تواند حفظ اولیه عملکرد LATP سرامیک از طریق یک روش ساده خشک-و-وکیوم درمان" مريم Pogosova می گوید.

او همچنین اشاره می کند که جای تعجب تحقیقات خود را برای اولین بار کامل و همه کاره مطالعه تاثیر آب در LATP. "بنابراین ما قطعا برنامه ریزی مطالعات بیشتر به منظور اصلاح LATP رفتار در سایر رسانه ها به فاش کردن اینکه آیا آن را در حال رفتن به انجام به خوبی تحت اکسیداسیون و کاهش جریان شرایط" Pogosova می افزاید.

###

دیگر سازمان های درگیر در این پژوهش شامل لومونوسوف دانشگاه دولتی مسکو و N. N. Semenov فدرال مرکز تحقیقات شیمی فیزیک. کار حمایت شد Skoltech-MIT نسل بعدی پروژه "لیتیوم اکسیداسیون و کاهش جریان باتری های پر قدرت و با انرژی بالا و چگالی ذخیره سازی انرژی".

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.