Nuacht Tionscail

Eolaíocht Déanta Simplí: Cad iad Cadhnraí agus Conas a Oibríonn siad?

2021-06-16

TOPICS:
Cadhnraí, Teicneolaíocht, DOE, Fuinneamh, Cadhnraí Li ian
Le SAM ROINN FUINNEAMH BEALTAINE 9, 2021



Glacann cadhnraí agus gairis dá samhail leictreachas, stóráiltear agus scaoiltear é ar éileamh. Úsáideann cadhnraí ceimic, i bhfoirm acmhainneacht cheimiceach, chun fuinneamh a stóráil, díreach cosúil le go leor foinsí fuinnimh laethúla eile. Mar shampla, stórálann lomáin fuinneamh ina mbannaí ceimiceacha go dtí go n-athraíonn an fuinneamh an teas.

Stóráiltear gásailín fuinneamh poitéinseal ceimiceach go dtí go ndéantar é a thiontú go fuinneamh meicniúil in inneall gluaisteáin. Ar an gcaoi chéanna, chun go n-oibreoidh cadhnraí, caithfear leictreachas a thiontú go foirm poitéinsil cheimiceach sular féidir é a stóráil go héasca.

Is éard atá i gcadhnraí dhá chríochfort leictreach ar a dtugtar an catóide agus an anóid, scartha le hábhar ceimiceach ar a dtugtar leictrilít. Chun fuinneamh a ghlacadh agus a scaoileadh, cuirtear ceallraí le ciorcad seachtrach. Gluaiseann leictreoin tríd an gciorcad, agus ag an am céanna bogann iain (adamh nó móilíní le lucht leictreach) tríd an leictrilít.

I gceallraí rechargeable, is féidir le leictreoin agus iain ceachtar treo a bhogadh tríd an gciorcad agus leictrilít. Nuair a ghluaiseann na leictreoin ón gcatóid go dtí an anóid, méadaíonn siad an fuinneamh poitéinseal ceimiceach, agus ar an gcaoi sin an ceallraí a mhuirearú; nuair a bhogann siad an treo eile, athraíonn siad an fuinneamh poitéinseal ceimiceach seo go leictreachas sa chiorcad agus scaoileann siad an ceallraí. Le linn iad a mhuirearú nó a urscaoileadh, bogann na hiain atá luchtaithe go contrártha taobh istigh den cheallraí tríd an leictrilít chun lucht na leictreon atá ag gluaiseacht tríd an gciorcad seachtrach a chothromú agus córas inbhuanaithe, in-athluchtaithe a tháirgeadh. Nuair a ghearrtar í, is féidir an ceallraí a dhícheangal ón gciorcad chun an fuinneamh poitéinseal ceimiceach a stóráil le húsáid níos déanaí mar leictreachas.

Ceapadh cadhnraí i 1800, ach tá a bpróisis cheimiceacha casta. Tá eolaithe ag úsáid uirlisí nua chun tuiscint níos fearr a fháil ar phróisis leictreacha agus cheimiceacha i gcadhnraí chun glúin nua de stóráil fuinnimh leictreach an-éifeachtach a tháirgeadh. Mar shampla, tá ábhair fheabhsaithe á bhforbairt acu do na anóidí, catóide agus leictrilítí i gcadhnraí. Déanann eolaithe staidéar ar phróisis i gcadhnraí in-athluchtaithe toisc nach ndéanann siad droim ar ais go hiomlán de réir mar a dhéantar an ceallraí a mhuirearú agus a urscaoileadh. Le himeacht ama, féadann easpa aisiompú iomlán ceimic agus struchtúr ábhair ceallraí a athrú, rud a d’fhéadfadh feidhmíocht agus sábháilteacht ceallraí a laghdú.

Fíricí Stórála Fuinnimh Leictrí
. Bronnadh Duais Nobel 2019 sa Cheimic i gcomhpháirt ar John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham, agus ar Akira Yoshino - as cadhnraí litiam-ian a fhorbairt. ”
. Tá bunachar sonraí ríomhaireachta curtha le chéile ag an nGéanóm Leictrilít ag JCESR le níos mó ná 26,000 móilín is féidir a úsáid chun príomh-airíonna leictrilít a ríomh do chadhnraí nua ardteicneolaíochta.

DOE Oifig Eolaíochta & Stórála Fuinnimh Leictrí
Tá feabhsuithe suntasacha tagtha ar stóráil fuinnimh leictreach le taighde le tacaíocht ó Oifig Eolaíochta an DOE, Oifig na nEolaíochtaí Bunúsacha Fuinnimh (BES). Ach táimid fós i bhfad ó réitigh chuimsitheacha maidir le stóráil fuinnimh na chéad ghlúine eile ag úsáid ábhair nua-aimseartha ar féidir leo feabhas mór a chur ar an méid fuinnimh is féidir le ceallraí a stóráil. Tá an stóráil seo ríthábhachtach chun foinsí fuinnimh in-athnuaite a chomhtháthú inár soláthar leictreachais. Toisc go bhfuil sé riachtanach teicneolaíocht na gceallraí a fheabhsú chun úsáid fhorleathan feithiclí leictreacha breiseán, tá stóráil ríthábhachtach freisin chun ár spleáchas ar pheitriliam le haghaidh iompair a laghdú.

Tacaíonn BES le taighde ó eolaithe aonair agus ag ionaid ildisciplíneacha. Is é an t-ionad is mó an Comh-Ionad um Thaighde Stórála Fuinnimh (JCESR), Mol Nuálaíochta Fuinnimh DOE. Déanann an t-ionad seo staidéar ar ábhair agus feiniméin leictriceimiceacha ar an scála adamhach agus móilíneach agus úsáideann ríomhairí chun cabhrú le hábhair nua a dhearadh. Cuirfidh an t-eolas nua seo ar chumas eolaithe stóráil fuinnimh a dhearadh atá níos sábháilte, a mhaireann níos faide, a ghearrann níos tapa, agus a bhfuil cumas níos mó aige. De réir mar a bhaineann eolaithe a dtacaíonn an clár BES leo dul chun cinn nua in eolaíocht na gceallraí, úsáideann taighdeoirí feidhmeacha agus an tionscal na dul chun cinn seo chun feidhmchláir in iompar, an eangach leictreachais, cumarsáid agus slándáil a chur chun cinn.