Nuacht Tionscail

Líonadh Carbóin a Úsáid chun Cadhnraí Litiam-ian Ardfhuinnimh a Fheabhsú

2021-06-16
TOPICS:
Institiúid Fisice Mheiriceá, Teicneolaíocht Ceallraí, Fuinneamh, Litiam-ian, Eolaíocht Ábhar
Le INSTITIÚID FISIC AMERICAN Samhain 12, 2020



Leictreoidí tiubha le nanaibeadáin charbóin aon-ballaí (SWCNTanna) do chórais stórála fuinnimh inscálaithe. Creidmheas: Zhengyu Ju agus Guihua Yu

Ligeann líontóirí carbóin seoltaí i gcadhnraí litiam-ian aschur ardchumhachta le stóráil inchúlaithe fuinnimh.

Is iad cadhnraí litiam-ian an phríomhfhoinse cumhachta in-athluchtaithe do go leor gairis iniompartha chomh maith le feithiclí leictreacha, ach tá a n-úsáid teoranta, toisc nach soláthraíonn siad aschur ardchumhachta agus iad ag ligean stóráil fuinnimh inchúlaithe ag an am céanna. Tá sé mar aidhm ag taighde a thuairiscigh AIP Publishing in Athbhreithnithe ar Fhisic Fheidhmeach, réiteach a thairiscint trína thaispeáint conas a fheabhsaíonn cuimsiú líontóirí seoltaí feidhmíocht ceallraí.

Tá struchtúir leictreoidí tiubha i gceist leis an dearadh ceallraí is fearr. Feabhsaíonn sé seo an dlús fuinnimh, ach tá droch-iompar litiam-ian sa dearadh, príomhchéim i bhfeidhmiú na leictreoidí seo. Baineadh triail as teicnící feabhsúcháin éagsúla, lena n-áirítear bealaí ailínithe go hingearach a thógáil nó pores den mhéid ceart a chruthú chun iompar na n-ian litiam a éascú.

Cur chuige eile is ea líontóirí a úsáid as carbón a sheolann leictreachas. Bhreithnigh an staidéar seo trí chineál líontóirí: nanaibubáin charbóin aon-ballaí (SWCNTanna), nana-bhileoga graphene, agus substaint ar a dtugtar Super P, cineál cáithníní dubh carbóin a tháirgtear le linn ocsaídiú réamhtheachtaithe peitriliam. Is é Super P an filler seoltaí is coitianta a úsáidtear i gcadhnraí litiam-ian.

Cuireadh na líontóirí le cineál ábhar leictreoid ar a dtugtar NCM ina bhfuil nicil, cóbalt, agus mangainéis. Scrúdaigh na himscrúdaitheoirí na comhdhúile a bhí mar thoradh orthu le micreascópacht leictreon a scanadh. Fuarthas go raibh na cáithníní Super P agus NCM eagraithe i mód teagmhála pointe go pointe.

Bhí na SWCNTanna fillte, áfach, timpeall na gcáithníní NCM, ag cruthú sciath seoltaí. Ina theannta sin, breathnaíodh líonraí de SWCNTanna idirnasctha sna spásanna idir cáithníní NCM. Bhí na nana-bhileoga graphene fillte timpeall ar cháithníní leictreoid NCM ach ní raibh siad chomh haonfhoirmeach agus a bhí na SWCNTanna.

Fuarthas gurb iad na SWCNTanna an filler seoltaí is fearr le haghaidh leictreoidí NCM.

“Tá an seoltacht tomhaiste comhsheasmhach le teoiric síothlaithe â € ¦ Nuair a chuirtear filler seoltaí leictreach le maitrís inslithe, tarlóidh méaduithe suntasacha ar an seoltacht a luaithe a fhoirmítear an chéad chonair seolta tríd an gcomhdhúil, â € arsa Guihua Yu, duine de na húdair.

Ós rud é go n-éilíonn síothlú cosán iomlán tríd an bhfiller, tá gá le go leor filler seoltaí. Dá bhrí sin, bhreithnigh na himscrúdaitheoirí méideanna éagsúla líonta agus fuair siad amach go raibh seoltacht leictreach mhaith mar thoradh ar leictreoidí NCM a chomhcheangal le chomh beag le 0.16% de réir meáchain de SWCNT. Bhí gá le méideanna níos airde de Super P agus graphene chun na torthaí céanna a bhaint amach.

D'úsáid na himscrúdaitheoirí roinnt teicnící speictreascópacha, lena n-áirítear speictreascópacht ionsúcháin Raman agus X-gha, chun staidéar a dhéanamh ar na comhdhúile a bhí mar thoradh orthu.

“Iarracht chomhoibritheach é seo ón Lárionad um Airíonna Iompair Mesoscale, Ionad Taighde Teorainn Fuinnimh le tacaíocht ó chlár Eolaíochtaí Fuinnimh Bunúsacha na Roinne Fuinnimh. Tugann ár dtorthaí le fios go n-éascaíonn comhtháthú SWCNTanna sa leictreoid NCM aistriú ian agus luchtaithe. Mar thoradh air seo beidh úsáid leictriceimiceach níos airde, go háirithe ag rátaí arda scaoilte, â € Yu.

Tagairt: â € œAn éifeacht déthoiseach líontóirí seoltaí i leictreoidí ceallraí tiubha do chórais stórála ardfhuinnimh a thaispeáint le Zhengyu Ju, Xiao Zhang, Steven T. King, Calvin D. Quilty, Yue Zhu, Kenneth J. Takeuchi, Esther S. Takeuchi, David C. Bock, Lei Wang, Amy C. Marschilok agus Guihua Yu, 10 Samhain 2020, Léirmheasanna ar Fhisic Fheidhmeach.
DOI: 10.1063 / 5.0024123