Nuacht Tionscail

Neamhord a Dhéanamh le haghaidh Ceallraí Ideal: Struchtúr Neamhshiméadrach Ach Siméadrach Ard

2021-06-16
TOPICS:
Teicneolaíocht Ceallraí, Fisic Mhóilíneach, Ollscoil na Ginéive
Le OLLSCOIL GENEVA DEIREADH FÓMHAIR 12, 2020



Dromchla tríthoiseach idirleathadh ian sóidiam i gcriostal hydroborate. Cruthaíonn an t-ábhar nua seo struchtúr neamhordúil ach an-siméadrach, rud a ligeann do shoghluaisteacht sóidiam atá inchomparáide le soghluaisteacht litiam i gceallraí tráchtála. Creidmheas: © UNIGE / Brighi

Éilíonn cadhnraí níos sábháilte agus níos cumhachtaí a úsáideann acmhainní atá seasmhach go geo-pholaitiúil leictrilítí soladacha agus sóidiam a chur in ionad litiam. Tá réiteach ceimiceach á thairiscint anois d’fhorbróirí ceallraí.

Tá roinnt míbhuntáistí ag na cadhnraí litiam a chumhachtaíonn ár bhfeistí leictreonacha agus ár bhfeithiclí leictreacha. Is leacht inadhainte é an leictrilít - an meán a chuireann ar chumas leictreoin agus luchtanna dearfacha gluaiseacht idir na leictreoidí â € “. Rud eile, is acmhainn theoranta í an litiam a dhéantar astu atá mar fhócas ag mórcheisteanna geo-pholaitiúla.

D'fhorbair speisialtóirí sa chripteagrafaíocht in Ollscoil na Ginéive (UNIGE) leictrilít sholadach neamh-inadhainte a oibríonn ag teocht an tseomra. Iompraíonn sé sóidiam - atá le fáil i ngach áit ar domhan - in ionad litiam. Is meascán buaiteach é a chiallaíonn freisin gur féidir cadhnraí atá níos cumhachtaí a mhonarú.

Bheadh ​​airíonna na gcadhnraí â € œidealâ seo bunaithe ar struchtúr criostalach an leictrilít, hidriginithe comhdhéanta de bhórón agus hidrigin. D’fhoilsigh foireann taighde UNIGE fíorbhosca uirlisí san iris Cell Reports Physical Science ina bhfuil an straitéis chun leictrilítí soladacha a mhonarú atá beartaithe d’fhorbróirí ceallraí.

Tá an dúshlán a bhaineann le fuinneamh a stóráil an-mhór do thionscnaimh inbhuanaitheachta. Go deimhin, tá forbairt feithiclí leictreacha nach scaoileann gáis cheaptha teasa ag brath ar chadhnraí cumhachtacha sábháilte a bheith ann, díreach mar a bhíonn forbairt fuinneamh in-athnuaite - gréine agus gaoth - ag brath ar chumais stórála fuinnimh. Is iad cadhnraí litiam an freagra reatha ar na dúshláin seo. Ar an drochuair, teastaíonn leictrilítí leachtacha ó litiam, atá an-phléascach i gcás sceitheadh. “Níos mó ná sin, ní fhaightear litiam i ngach áit ar domhan, agus cruthaíonn sé saincheisteanna geo-pholaitiúla cosúil leis na cinn a bhaineann leis an ola. Is iarrthóir maith é sóidiam chun é a athsholáthar toisc go bhfuil airíonna ceimiceacha agus fisiceacha aige atá gar do litiam agus tá sé le fáil i ngach áit, â € œ Áitíonn Fabrizio Murgia, iar-dhochtúireacht i nDámh na nEolaíochtaí UNIGE.

Teocht ró-ard

Tá an dá ghné - sóidiam agus litiam - gar dá chéile sa Tábla Peiriadach. “Is í an fhadhb atá ann go bhfuil sóidiam níos troime ná a litiam col ceathrar. Ciallaíonn sé sin go bhfuil sé deacair aige a bhealach a dhéanamh timpeall sa leictrilít ceallraí, â € Matteo Brighi, ball iardhochtúireachta ag UNIGE agus céad údar an staidéir. Dá réir sin, is gá leictrilítí a fhorbairt atá in ann cairteacha mar sóidiam a iompar. In 2013 agus 2014, d’aithin grúpaí taighde ón tSeapáin agus ó Mheiriceá go raibh hidreafóbóirí mar sheoltóirí maithe sóidiam ag os cionn 120 ° C. Ar an gcéad amharc, is teocht iomarcach í seo le húsáid laethúil cadhnraí - ach diasend do shaotharlann na Ginéive!
Le fiche nó tríocha bliain de shaineolas i hidreafórais a úsáidtear in iarratais ar nós stóráil hidrigine, chuaigh criostalaithe na Ginéive i mbun oibre ar an teocht seolta a ísliú. “Fuaireamar torthaí an-mhaith le hairíonna den scoth atá comhoiriúnach le cadhnraí. D’éirigh linn hiodráití a úsáid mar leictrilít ó theocht an tseomra go 250 céim Celsius gan aon cheisteanna sábháilteachta. Rud eile, seasann siad i gcoinne difríochtaí féideartha níos airde, rud a chiallaíonn gur féidir leis na cadhnraí níos mó fuinnimh a stóráil, â € leanann Radovan Cerny, ollamh i Saotharlann Criostailíochta UNIGE agus ceannaire tionscadail.

An réiteach: neamhord

Úsáidtear cripteagrafaíocht - eolaíocht atá suite idir mianreolaíocht, fisic agus ceimic - chun struchtúir substaintí ceimiceacha a anailísiú agus a thuiscint agus a n-airíonna a thuar. A bhuíochas le cripteagrafaíocht, is féidir ábhair a dhearadh. Is é an cur chuige criostalach seo a úsáideadh chun na straitéisí déantúsaíochta a d’fhoilsigh an triúr taighdeoirí atá bunaithe sa Ghinéiv a chur i bhfeidhm. “Tugann ár n-alt samplaí de struchtúir is féidir a úsáid chun na hidreafóib a chruthú agus cur isteach orthu,” a deir Murgia. Ligeann struchtúr na hidreafóirithe teacht ar réimsí de bhórón agus hidrigin luchtaithe go diúltach. Fágann na spásanna sféarúla seo go leor spáis chun iain sóidiam luchtaithe go dearfach a rith. “Mar sin féin, de réir mar a mheallann na muirir dhiúltacha agus dearfacha a chéile, b’éigean dúinn neamhord a chruthú sa struchtúr chun cur isteach ar na hidreafáití agus ligean don sóidiam bogadh, â € leanann Brighi.

Tagairt: “Salainn Sóidiam Closo-Hiodráitithe mar Aicme atá ag Teacht Chun Cinn de Leictrilítí Soladacha Teochta Seomra” le Matteo Brighi, Fabrizio Murgia agus Radovan ÄŒerný, 7 Deireadh Fómhair 2020, Tuairiscíonn Cell Eolaíocht Fhisiciúil.
DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100217

Is foireann uirlisí é an t-alt atá deartha d’fhorbróirí ceallraí. Ba cheart go mbeadh giniúint nua cadhnraí níos cobhsaí agus níos cumhachtaí mar thoradh air. Tá fíor-saineolas ag an Eilvéis a bhuíochas leis an dlúthchomhar idir UNIGE agus EMPA i Dübendorf. Tá an dá institiúid ag obair faoi láthair ar cheallraí sóidiam 4V soladach a chruthú, a bheidh níos cumhachtaí ná an 3V a eisíodh in 2019. Táirge barántúil Déanta san Eilvéis!