Nuacht Tionscail

Cineál Nua Ceallraí Cruthaithe Is Féidir Cadhnraí 10x a Mhuirir Níos Gasta ná Cadhnraí Litiam-ian

2021-06-16
TOPICS:
Teicneolaíocht Ceallraí, Innealtóireacht Cheimiceach, Fuinneamh, Polaiméirí, Cadhnraí Coitianta, Litiam-ian
Le ST. OLLSCOIL STÁIT PETERSBURG AIBREÁN 9, 2021



Ionadaíocht siombalach ar fhoirmle cheimiceach an pholaiméir nua. Creidmheas: Anatoliy A. Vereshchagin.

Thairis sin, tá sé níos sábháilte i dtéarmaí guaiseacha dóiteáin féideartha agus tá tionchar comhshaoil ​​níos ísle aige.

Tá sé deacair ár saol laethúil a shamhlú gan cadhnraí litiam-ian. Tá tionchar an-mhór acu ar mhargadh na gceallraí i bhformáid bheag le haghaidh gairis leictreonacha iniompartha, agus úsáidtear iad go coitianta i bhfeithiclí leictreacha freisin. Ag an am céanna, tá roinnt saincheisteanna tromchúiseacha ag cadhnraí litiam-ian, lena n-áirítear: guais dóiteáin a d’fhéadfadh a bheith ann agus caillteanas feidhmíochta ag teochtaí fuara; chomh maith le tionchar suntasach comhshaoil ​​ag diúscairt ceallraí caite.

Dar le ceannaire na foirne taighdeoirí, an tOllamh sa Roinn Leictriceimice in Ollscoil St Petersburg Oleg Levin, tá na ceimiceoirí ag iniúchadh polaiméirí a bhfuil nitroxyl iontu atá gníomhach ó thaobh redox mar ábhair le haghaidh stórála fuinnimh leictriceimiceach. Is sainairíonna iad na polaiméirí seo dlús ardfhuinnimh agus luas luchtaithe agus scaoilte tapa mar gheall ar chinéitic tapa redox. Dúshlán amháin i dtreo teicneolaíocht den sórt sin a chur i bhfeidhm is ea an seoltacht leictreach neamhleor. Cuireann sé seo cosc ​​ar bhailiúchán muirir fiú le breiseáin an-seoltaí, mar shampla carbón.

Ag lorg réitigh chun an fhadhb seo a shárú, shintéisigh na taighdeoirí ó Ollscoil St Petersburg polaiméir-bhunaithe ar an gcoimpléasc nicil-salen (NiSalen). Feidhmíonn móilíní an mhiotaleapolymer seo mar shreang mhóilíneach a bhfuil pendants nitroxyl atá dian ar fhuinneamh ceangailte leis. Cuireann ailtireacht mhóilíneach an ábhair ar chumas feidhmíocht ard toilleas a bhaint amach thar raon teochta leathan.



Ollamh sa Roinn Leictriceimice in Ollscoil St Petersburg Oleg Levin. Creidmheas: SPbU.

“Thángamar ar choincheap an ábhair seo in 2016. Ag an am sin, chuireamar tús le tionscadal bunúsach a fhorbairt - Ábhair leictreoid do chadhnraí litiam-ian bunaithe ar pholaiméirí orgánaimhiotalacha. Thacaigh deontas ó Fhondúireacht Eolaíochta na Rúise leis. Agus muid ag déanamh staidéir ar an meicníocht iompair luchtaithe san aicme comhdhúile seo, fuair muid amach go bhfuil dhá threoir forbartha eochracha ann. Ar dtús, is féidir na comhdhúile seo a úsáid mar chiseal cosanta chun príomhchábla seoltóra na ceallraí a chlúdach, a dhéanfaí murach sin as ábhair cheallraí litiam-ian traidisiúnta. Ar an dara dul síos, is féidir iad a úsáid mar chomhpháirt ghníomhach d’ábhair stórála fuinnimh leictriceimiceach, a mhíníonn Oleg Levin.

Thóg sé trí bliana an polaiméir a fhorbairt. Sa chéad bhliain, rinne na heolaithe tástáil ar choincheap an ábhair nua: chuir siad comhpháirteanna aonair le chéile chun insamhladh a dhéanamh ar na pendants cnámh droma agus nitroxyl atá gníomhach i redox-ghníomhach. Bhí sé riachtanach a chinntiú go raibh gach cuid den struchtúr ag obair i dteannta a chéile agus ag treisiú a chéile. Ba é an chéad chéim eile sintéis cheimiceach an chomhdhúil. Ba é an chuid ba dhúshlánaí den tionscadal é. Tá sé seo toisc go bhfuil cuid de na comhpháirteanna thar a bheith íogair agus d’fhéadfadh fiú an earráid is lú atá ag eolaí a bheith ina chúis le díghrádú na samplaí.

As na roinnt eiseamail polaiméire a fuarthas, ní bhfuarthas ach ceann amháin a bhí seasmhach agus éifeachtúil go leor. Tá príomhshlabhra an chomhdhúil nua déanta ag coimpléisc nicil le ligandáin sáfa. Tá saor-radacach cobhsaí, atá in ann ocsaídiú agus laghdú tapa (muirear agus urscaoileadh), nasctha leis an bpríomhshlabhra trí bhannaí comhfhiúsacha.

“Gearrfaidh cadhnra a mhonaraítear ag baint úsáide as ár bpolaiméir luchtaithe i soicindí - thart ar deich n-uaire níos tapa ná ceallraí traidisiúnta litiam-ian. Tá sé seo léirithe cheana trí shraith turgnaimh. Ag an bpointe seo, áfach, tá sé fós ar gcúl i dtéarmaí acmhainne - 30 go 40% níos ísle ná i gcadhnraí litiam-ian. Táimid ag obair faoi láthair chun an táscaire seo a fheabhsú agus an ráta urscaoilte muirir á chothabháil againn, a deir Oleg Levin.

Tá an catóide don cheallraí nua déanta - leictreoid dhearfach le húsáid i bhfoinsí srutha cheimiceacha. Anois teastaíonn an leictreoid dhiúltach - an anóid. Déanta na fírinne, ní gá é a chruthú ón tús - is féidir é a roghnú as na cinn atá ann. I dteannta a chéile beidh siad ina gcóras a fhéadfaidh, i roinnt réimsí, cadhnraí litiam-ian a chur in áit go luath.

“Tá an ceallraí nua in ann oibriú ag teochtaí ísle agus beidh sí ina rogha den scoth nuair atá sé ríthábhachtach muirearú tapa. Tá sé sábháilte a úsáid - níl aon rud a d’fhéadfadh a bheith ina ghuais dócháin, murab ionann agus na cadhnraí cóbalt-bhunaithe atá forleathan inniu. Tá i bhfad níos lú miotail ann freisin a d’fhéadfadh díobháil a dhéanamh don chomhshaol. Tá nicil i láthair inár bpolaiméir i méid beag, ach tá i bhfad níos lú de ann ná i gcadhnraí litiam-ian, a deir Oleg Levin.

Tagairt: â € œAn Fast agus an Capacious: A [Ni (Salen)] â € TEMPO Redoxâ € Ag seoladh Polaiméir do Chadhnraí Orgánachaâ € le Anatoliy A. Vereshchagin, an Dr. Daniil A. Lukyanov, Ilia R. Kulikov, Naitik A. Panjwani, an Dr. Elena A. Alekseeva, an tOllamh Jan Behrends agus an tOllamh Oleg V. Levin, 17 Samhain 2020, Cadhnraí agus Supercaps.
DOI: 10.1002 / batt.202000220