Nuacht Tionscail

Téann taighdeoirí i ngleic le dúshlán nua agus iad sa tóir ar an gcéad ghlúin eile de chadhnraí litiam

2022-04-14

Le Jared Sagoff, Saotharlann Náisiúnta Argonne

Braitheann cruthú an chéad ghlúin eile de chadhnraí ar ábhair a aimsiú a sholáthraíonn cumas stórála níos mó. Tá éagsúlacht amháin, ar a dtugtar cadhnraí litiam-aeir (Li-aer), achomharc a dhéanamh go háirithe do thaighdeoirí toisc go bhfuil cumas teoiriciúil i bhfad níos airde acu ná cadhnraí litiam-ian traidisiúnta.

Tá forbairt ceallraí Li-aer fós ina thús, áfach, agus cosúil leis an gcuid is mó de na teicneolaíochtaí nua, tá go leor dúshlán os a chomhair. Baineann ceann de na dúshláin seo le haistriú luchta chuig an anóid, atá in éineacht leis an gcatóid agus leictrilít, ar cheann de na trí phríomh-chomhpháirt de cheallraí.

I staidéar nua, rinne an leictreamaiceimiceach Di-Jia (DJ) Liu agus a chomhghleacaithe ag Saotharlann Náisiúnta Argonne na Roinne Fuinnimh na SA staidéar ar iompar anóidí taobh istigh de chadhnraí litiam-aeir le linn timthriall na ceallraí.

Trí úsáid a bhaint as léasacha X-ghathaithe ardfhuinnimh dírithe ar fáil ag Foinse Ardfótóin Argonne (APS), bhí Liu agus a fhoireann in ann piaraí go neamh-millteach taobh istigh de cheallraí oibriúcháin chun staidéar a dhéanamh ar na hathruithe ar mhicreastruchtúr anóid. Chonaic siad foirmiú sciath soladach tanaí de hiodrocsaíd litiam (LiOH), a lean ag fás ar chostas miotail litiam go dtí go ndearnadh an miotail a thiontú go hiomlán go hiodrocsaíd agus stoptar an oibríocht.

"Ba é seo an cineál ceiste a raibh gach duine ag iarraidh a fháil ach bhí eagla orthu nó ní raibh a fhios acu conas a iarraidh," a dúirt Liu. "Dírigh beagnach gach litríocht ar chadhnraí Li-aer go dtí seo ar na próisis cheimiceacha ag catóide agus glacadh leis go bhfuil an anóid inchúlaithe go hiomlán. Ach anois tá a fhios againn nach é seo an cás."
Níor stop imscrúdú na foirne ansin. Ós rud é nach ian nó ábhar seolta leictreon é hiodrocsaíd litiam, bhí sé fós ina rúndiamhair a thuiscint conas nach stopann an sciath an ceallraí ó rothaíocht chomh luath agus a fhoirmíonn sé. Ag baint úsáide as teicníc micrea-tomagrafaíocht 3-tríthoiseach ag an APS, bhí Liu agus a chomhoibrithe in ann "scanadh CAT" a dhéanamh ar an sciath hiodrocsaíde agus fuair siad go leor tolláin micreascópacha ag nascadh leis an litiam miotalach ag an anóid leis an gcuid eile den cheallraí.

"Freastalaíonn na tolláin seo mar chainéil ian-seolacháin a shuíonn iain litiam idir an anóid agus an chatóid," a dúirt Liu. "Choinnigh siad oibríocht ceallraí Li-aer ach níor stop siad an meath anóid."

Creideann Liu go bhféadfadh go mbeadh miondealú ar leictrilít na ceallraí â an meán a iompraíonn iain litiam idir an dá leictreoid i gceist le cúis mhór amháin den fhadhb hiodrocsaíd litiam. Tá an cumas ag dianscaoileadh an leictrilít uisce a fhoirmiú in aice leis an gcatóid, rud a d'fhéadfadh dul ar imirce go dtí an anóid agus imoibriú leis an litiam miotalach.

Mar sin féin, níor nocht turgnamh Argonne aon hiodrocsaíd litiam in aice leis an gcatóid, ba cheart a bheith ann dá ndéanfaí uisce trí bhriseadh an leictrilít. "Sílim gur ghin muid an oiread ceisteanna agus freagraí tríd an staidéar seo, arb é an chuid spreagúil den eolaíocht é," a dúirt sé.

Foireann uile Argonne a rinne an obair seo lena n-áirítear na heolaithe beamlíne John Okasinski, Peter Kenesei, Jonathan Almer agus iardhochtúirí ceimice Jianglan Shui agus Dan Zhao. Thacaigh Oifig Eolaíochta na Roinne Fuinnimh de chuid na SA agus Clár Mórdhúshlán Argonne leis. Foilsíodh an saothar in eagrán 9 Lúnasa de Nature Communications.