«Почвенные» биотопливные элементы вышли на полевые испытания
Использование микроорганизмов для генерации электрической энергии – идея не новая, первые подобные работы появились более 40 лет назад. Однако большинство исследований так и не вышло за пределы лабораторий. В новом выпуске журнала Applied Energy рассказывается о «полевых» испытаниях особого типа подобных топливных элементов – грунтовых микробных ТЭ (soil microbial fuel cells, SMFCs). Функциональные стеки SMFC приспособили для очистки питьевой воды.
Исследователи из Великобритании и Бразилии запустили опытную площадку на северо-востоке Бразилии. Почва в таких элементах действует как электродный сепаратор и служит источником как электроактивных бактерий, так и органических веществ. Каждый SMFC генерирует мощность 0,4 мВт, которая увеличивается до 12,2 МВт за счет электрического подключения 16 SMFC параллельно, со стабильной производительностью в течение 140 дней работы. В начальной школе в Икапуи, на северо-востоке Бразилии, была установлена масштабная система, состоящая из стека из 64 SMFC, которая продемонстрировала способность очищать до пяти литров воды в день при интеграции с электрохимическим реактором.
«Демонстрируя внедрение из лаборатории в поле, наша работа обеспечивает эффективный маршрут для масштабируемости и практического применения стеков SMFC для выработки энергии и самоочищения воды в отдаленных районах», - пишут авторы.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261920311776
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Использование микроорганизмов для генерации электрической энергии – идея не новая, первые подобные работы появились более 40 лет назад. Однако большинство исследований так и не вышло за пределы лабораторий. В новом выпуске журнала Applied Energy рассказывается о «полевых» испытаниях особого типа подобных топливных элементов – грунтовых микробных ТЭ (soil microbial fuel cells, SMFCs). Функциональные стеки SMFC приспособили для очистки питьевой воды.
Исследователи из Великобритании и Бразилии запустили опытную площадку на северо-востоке Бразилии. Почва в таких элементах действует как электродный сепаратор и служит источником как электроактивных бактерий, так и органических веществ. Каждый SMFC генерирует мощность 0,4 мВт, которая увеличивается до 12,2 МВт за счет электрического подключения 16 SMFC параллельно, со стабильной производительностью в течение 140 дней работы. В начальной школе в Икапуи, на северо-востоке Бразилии, была установлена масштабная система, состоящая из стека из 64 SMFC, которая продемонстрировала способность очищать до пяти литров воды в день при интеграции с электрохимическим реактором.
«Демонстрируя внедрение из лаборатории в поле, наша работа обеспечивает эффективный маршрут для масштабируемости и практического применения стеков SMFC для выработки энергии и самоочищения воды в отдаленных районах», - пишут авторы.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261920311776
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Открытый на Камчатке минерал станет перспективным материалом для натрий-ионных батарей
Научная группа под руководством профессора кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского университета Станислава Филатова обнаружила на Камчатке новый минеральный вид — петровит. Находку ученые назвали в честь выдающегося кристаллографа, профессора СПбГУ Томаса Георгиевича Петрова, который совместно со своими учениками Аркадием Гликиным и Сергеем Мошкиным первым в мире создал технологию выращивания ювелирного малахита. Открытие опубликовано в журнале Mineralogical Magazine.
Недавняя находка ученых СПбГУ, петровит Na10CaCu2(SO4)8, образует голубые глобулярные корочки из таблитчатых кристаллов, содержащих газовые включения. «Атом меди в кристаллической структуре петровита имеет необычную и очень редкую координацию семью атомами кислорода. Такую координацию имеет только пара соединений, а также минерал саранчинаит, который был открыт нашими коллегами из СПбГУ — научной группой профессора Олега Сийдры», — отметил руководитель проекта профессор Станислав Филатов.
Минерал состоит из атомов кислорода, серы натрия и меди, которые образуют пористый каркас. Пустоты соединены между собой каналами, по которым могут перемещаться относительно мелкие атомы натрия. Таким образом, ученые установили, что структурный тип петровита является перспективным для ионной проводимости и может использоваться в качестве катодного материала для натрий-ионных батарей.
Источник: https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/petrovite-na10cacu2so48-a-new-fumarolic-sulfate-from-the-great-tolbachik-fissure-eruption-kamchatka-peninsula-russia/08CD1AF71512AAF1146019481A3B42D1
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Научная группа под руководством профессора кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского университета Станислава Филатова обнаружила на Камчатке новый минеральный вид — петровит. Находку ученые назвали в честь выдающегося кристаллографа, профессора СПбГУ Томаса Георгиевича Петрова, который совместно со своими учениками Аркадием Гликиным и Сергеем Мошкиным первым в мире создал технологию выращивания ювелирного малахита. Открытие опубликовано в журнале Mineralogical Magazine.
Недавняя находка ученых СПбГУ, петровит Na10CaCu2(SO4)8, образует голубые глобулярные корочки из таблитчатых кристаллов, содержащих газовые включения. «Атом меди в кристаллической структуре петровита имеет необычную и очень редкую координацию семью атомами кислорода. Такую координацию имеет только пара соединений, а также минерал саранчинаит, который был открыт нашими коллегами из СПбГУ — научной группой профессора Олега Сийдры», — отметил руководитель проекта профессор Станислав Филатов.
Минерал состоит из атомов кислорода, серы натрия и меди, которые образуют пористый каркас. Пустоты соединены между собой каналами, по которым могут перемещаться относительно мелкие атомы натрия. Таким образом, ученые установили, что структурный тип петровита является перспективным для ионной проводимости и может использоваться в качестве катодного материала для натрий-ионных батарей.
Источник: https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/petrovite-na10cacu2so48-a-new-fumarolic-sulfate-from-the-great-tolbachik-fissure-eruption-kamchatka-peninsula-russia/08CD1AF71512AAF1146019481A3B42D1
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Перед вами в рубрике "Электромобиль по пятницам" уникальное транспортное средство: единственный в мире водородный троллейбус.
С марта этого года в Риге курсируют 10 таких троллейбусов, которые часть маршрута проходят с использованием контактной сети, а за ее пределы выходят на электроэнергии водородных топливных элементов.
Единственные в своем роде транспортные средства построены польской компанией Solaris.
#ипхф #наука #знания #историянауки #электрохимия #npenergy #нти #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #ретрофото #ретро #электротранспорт #историятранспорта #электрокар #электроавтомобиль
С марта этого года в Риге курсируют 10 таких троллейбусов, которые часть маршрута проходят с использованием контактной сети, а за ее пределы выходят на электроэнергии водородных топливных элементов.
Единственные в своем роде транспортные средства построены польской компанией Solaris.
#ипхф #наука #знания #историянауки #электрохимия #npenergy #нти #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #ретрофото #ретро #электротранспорт #историятранспорта #электрокар #электроавтомобиль
Катионный потенциал поможет создавать натрий-ионные аккумуляторы
В последнее время очень много говорят и пишут о натрий-ионных аккумуляторах, которые благодаря доступности натрия являются хорошей альтернативой литий-ионным аккумуляторам там, где не очень важна масса устройства – например, для накопления энергии.
Производительность таких батарей ограничена имеющимися электродными материалами, особенно для натрий-ионных слоистых оксидов, что заставляет искать новые структуры катодов. То, как состав определяет структурную химию, имеет решающее значение для электрохимических характеристик, но его очень трудно предсказать, особенно для сложных композиций.
В новой статье, опубликованной в одном из двух «топовых» междисциплинарных журналов, Science, коллектив авторов из Китая, США, Франции и Нидерландов предлагает использовать особую величину, так называемый «катионный потенциал», вычисляемый через ионные потенциалы (отношение числа зарядов к радиусу иона, введенное Г. Картледжем и описывающее мощность поляризации иона). По данным авторов, этот катионный потенциал позволяет учитывать ключевые взаимодействия слоистых материалов и предсказывать упаковку катода, исходя из состава.
Поскольку структура укладки определяет функциональные свойства катода, новая методология предлагает решение для проектирования слоистых оксидов щелочных металлов. Статья так и называется: «Рациональный дизайн слоистых оксидных материалов для натрий-ионных аккумуляторов».
Источник: https://science.sciencemag.org/content/370/6517/708
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
В последнее время очень много говорят и пишут о натрий-ионных аккумуляторах, которые благодаря доступности натрия являются хорошей альтернативой литий-ионным аккумуляторам там, где не очень важна масса устройства – например, для накопления энергии.
Производительность таких батарей ограничена имеющимися электродными материалами, особенно для натрий-ионных слоистых оксидов, что заставляет искать новые структуры катодов. То, как состав определяет структурную химию, имеет решающее значение для электрохимических характеристик, но его очень трудно предсказать, особенно для сложных композиций.
В новой статье, опубликованной в одном из двух «топовых» междисциплинарных журналов, Science, коллектив авторов из Китая, США, Франции и Нидерландов предлагает использовать особую величину, так называемый «катионный потенциал», вычисляемый через ионные потенциалы (отношение числа зарядов к радиусу иона, введенное Г. Картледжем и описывающее мощность поляризации иона). По данным авторов, этот катионный потенциал позволяет учитывать ключевые взаимодействия слоистых материалов и предсказывать упаковку катода, исходя из состава.
Поскольку структура укладки определяет функциональные свойства катода, новая методология предлагает решение для проектирования слоистых оксидов щелочных металлов. Статья так и называется: «Рациональный дизайн слоистых оксидных материалов для натрий-ионных аккумуляторов».
Источник: https://science.sciencemag.org/content/370/6517/708
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Science
Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries
Layered metal oxides such as lithium cobalt oxide have attracted great attention for rechargeable batteries. In lithium cells, only the octahedral structure forms, but in sodium cells, trigonal prismatic structures are also possible. However, there is a lack…
Твердотелые Li-ion аккумуляторы: больше безопасности
Сегодня большинство наших гаджетов работает на литий-ионных батареях. И хотя они, как правило, безопасны, иногда все-таки загораются или взрываются.
Альтернативой традиционным аккумуляторам, которая быстро набирает популярность, может стать полностью твердотельная литиевая батарея (ASSLB). В отличие от обычных аккумуляторов, где электроды твердые, а электролит жидкий, в ASSLB и электроды, и электролит твердые, поэтому они гораздо более безопасны. Однако именно это свойство создает проблему: во время работы меняются объемы электролита и электродов, особенно в высокоемких аккумуляторных батареях. Это может привести к рассоединению их поверхностей, что приведет к снижению мощности.
Профессор Ен Мин Ли из Тэгу Кенбукского Института науки и техники (DGIST) говорит: «В то время как большинство исследователей сосредоточились на разработке новых материалов или улучшении свойств существующих полностью твердотельных литиевых батарей, мы выбрали другой путь и решили найти решения для минимизации дефектов в конструкциях электродов и элементов. Это заставило нас задуматься над тем, есть ли способ количественно проанализировать дефекты в этих батареях?».
Профессор Ли и его команда нашли ответ на свой вопрос, когда придумали хитроумную технику: трехмерную цифровую двойную платформу, в которой микроструктуры твердотельных интерфейсов могут быть визуализированы как детальные трехмерные копии реальной батареи.
Используя эту платформу, профессор Ли и его команда исследовали структуры границы электрод-электролит ASSLB на основе Li7La3Zr2O12. Они использовали 2-D фрагменты изображения выбранной области, сложили изображения для цифровой реконструкции трехмерной структуры, а затем провели структурный анализ.
Как и ожидалось, они обнаружили, что удельная площадь контакта ASSLB была намного меньше, чем у литий-ионных батарей. Это подтвердило эффективность их метода.
Ли так объясняет огромный потенциал этой методики: «Учитывая широкую применимость этой методики, нам кажется, что ее преимущества могут распространяться на все электродосодержащие устройства. Но на данный момент мы уверены, что наша методика поможет исследователям сэкономить время и деньги, легко проверяя дефекты в процессе изготовления батарей, помогая оптимизировать дизайн и в конечном итоге ускоряя коммерциализацию полностью твердотельных батарей».
Подробности исследования опубликованы в журнале Elsevier's Nano Energy: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520310314
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Сегодня большинство наших гаджетов работает на литий-ионных батареях. И хотя они, как правило, безопасны, иногда все-таки загораются или взрываются.
Альтернативой традиционным аккумуляторам, которая быстро набирает популярность, может стать полностью твердотельная литиевая батарея (ASSLB). В отличие от обычных аккумуляторов, где электроды твердые, а электролит жидкий, в ASSLB и электроды, и электролит твердые, поэтому они гораздо более безопасны. Однако именно это свойство создает проблему: во время работы меняются объемы электролита и электродов, особенно в высокоемких аккумуляторных батареях. Это может привести к рассоединению их поверхностей, что приведет к снижению мощности.
Профессор Ен Мин Ли из Тэгу Кенбукского Института науки и техники (DGIST) говорит: «В то время как большинство исследователей сосредоточились на разработке новых материалов или улучшении свойств существующих полностью твердотельных литиевых батарей, мы выбрали другой путь и решили найти решения для минимизации дефектов в конструкциях электродов и элементов. Это заставило нас задуматься над тем, есть ли способ количественно проанализировать дефекты в этих батареях?».
Профессор Ли и его команда нашли ответ на свой вопрос, когда придумали хитроумную технику: трехмерную цифровую двойную платформу, в которой микроструктуры твердотельных интерфейсов могут быть визуализированы как детальные трехмерные копии реальной батареи.
Используя эту платформу, профессор Ли и его команда исследовали структуры границы электрод-электролит ASSLB на основе Li7La3Zr2O12. Они использовали 2-D фрагменты изображения выбранной области, сложили изображения для цифровой реконструкции трехмерной структуры, а затем провели структурный анализ.
Как и ожидалось, они обнаружили, что удельная площадь контакта ASSLB была намного меньше, чем у литий-ионных батарей. Это подтвердило эффективность их метода.
Ли так объясняет огромный потенциал этой методики: «Учитывая широкую применимость этой методики, нам кажется, что ее преимущества могут распространяться на все электродосодержащие устройства. Но на данный момент мы уверены, что наша методика поможет исследователям сэкономить время и деньги, легко проверяя дефекты в процессе изготовления батарей, помогая оптимизировать дизайн и в конечном итоге ускоряя коммерциализацию полностью твердотельных батарей».
Подробности исследования опубликованы в журнале Elsevier's Nano Energy: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520310314
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Sciencedirect
Unraveling the limitations of solid oxide electrolytes for all-solid-state electrodes through 3D digital twin structural analysis
Solid oxides are attractive electrolyte materials for all-solid-state lithium batteries (ASSLBs) owing to their high stability and pure Li-ion conduct…
Сегодня у нас сразу несколько "Электромобилей по пятницам". А точнее - страница из каталога, представляющая несколько "бюджетных" моделей электромобилей стоимостью ниже 1600 долларов.
Надо сказать, что в американском каталоге 1907 года было представлено около 70 (!) моделей электромобилей - и топовые модели стоили более 2500 долларов.
#ипхф #наука #знания #историянауки #электрохимия #npenergy #нти #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #ретрофото #ретро #электротранспорт #историятранспорта #электрокар #электроавтомобиль
Надо сказать, что в американском каталоге 1907 года было представлено около 70 (!) моделей электромобилей - и топовые модели стоили более 2500 долларов.
#ипхф #наука #знания #историянауки #электрохимия #npenergy #нти #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #ретрофото #ретро #электротранспорт #историятранспорта #электрокар #электроавтомобиль
Исследователи из Калифорнийского университета предложили новый метод прямого восстановления катодов литий-железофосфатных батарей, которые рассматриваются как альтернатива литий-кобальтатным аккумуляторам (к примеру, именно на таких источниках энергии ездит новая Tesla Model 3). Исследование опубликовано в журнале Joule крупного научного издательского дома Cell Press в рубрике Report.
«Утилизировать такие батареи экономически невыгодно. Мы сталкиваемся с аналогичной проблемой, когда имеем дело с пластмассами, — материалы дешевые, а методы их утилизации — нет», - говорит один из авторов исследования Чжэн Чэнь.
Новый метод, предложенный электрохимиками, подразумевает прямое восстановление (а точнее – переработку) катодного материала нагревом порошка деградированного катода с солями лития и лимонной кислотой до 60-80 градусов с последующим изготовлением новых катодов.
По данным статьи, этот метод снижает на 80-90 процентов количество энергии, необходимое для утилизации такого типа катодов, при этом он еще и экологичнее.
Источник: https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30497-9
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
«Утилизировать такие батареи экономически невыгодно. Мы сталкиваемся с аналогичной проблемой, когда имеем дело с пластмассами, — материалы дешевые, а методы их утилизации — нет», - говорит один из авторов исследования Чжэн Чэнь.
Новый метод, предложенный электрохимиками, подразумевает прямое восстановление (а точнее – переработку) катодного материала нагревом порошка деградированного катода с солями лития и лимонной кислотой до 60-80 градусов с последующим изготовлением новых катодов.
По данным статьи, этот метод снижает на 80-90 процентов количество энергии, необходимое для утилизации такого типа катодов, при этом он еще и экологичнее.
Источник: https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30497-9
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Предложен метод получения водорода из воды при помощи микроволн
Исследователи из Валенсии опубликовали в журнале Nature Energy статью, в которой показывают возможность синтеза водорода из воды при помощи микроволн при сравнительно низких температурах (менее 250 градусов Цельсия).
В своей работе авторы приводят разложение воды при помощи нестехиометрически допированного гадолинием диоксида церия под действием микроволн. Микроволновое излучение индуцирует восстановление оксида, который дальше отрывает атом кислорода от низкоэнергетических молекул воды, что приводит к образованию водорода. Исследователи говорят, что такой микроволново-активированный оксид гадолиния-церия (CGO) годится и для каталитического получения водорода из метана.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41560-020-00720-6
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Исследователи из Валенсии опубликовали в журнале Nature Energy статью, в которой показывают возможность синтеза водорода из воды при помощи микроволн при сравнительно низких температурах (менее 250 градусов Цельсия).
В своей работе авторы приводят разложение воды при помощи нестехиометрически допированного гадолинием диоксида церия под действием микроволн. Микроволновое излучение индуцирует восстановление оксида, который дальше отрывает атом кислорода от низкоэнергетических молекул воды, что приводит к образованию водорода. Исследователи говорят, что такой микроволново-активированный оксид гадолиния-церия (CGO) годится и для каталитического получения водорода из метана.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41560-020-00720-6
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
"Электромобиль по пятницам": 100-mile Fritchle
Nissan Leaf и Mitsubishi i-MiEV, представленные на рынке в 2010 году, имели примерно такой же запас хода, что и Fritchle Model A Victoria 1908 года: 100 миль (160 километров) на одной зарядке.
Дальность «100-мильного Fritchle» зафиксирована во время гонки на 1800 миль (2900 км) в течение 21 дня зимой 1908 года. Серийный автомобиль ездил в различных погодных условиях, по разному рельефу и в самых разных дорожных условиях (часто по плохим или грязным дорогам). Средний пробег на одном заряде составлял 90 миль, максимальная зафиксированная дальность - 108 миль.
Для статистики:
Электромобили 1894-1900 годов имели запас хода от 20 до 40 миль (от 32 до 64 километров), второе поколение 1901–1910 годов - 50 до 80 миль (от 80 до 130 км). Третье поколение электромобилей 1911-1920 гг.) могло проехать от 75 до более 100 миль (от 120 до более 160 км) на одной зарядке
Картинка из wiki.org
#ипхф #наука #знания #историянауки #электрохимия #npenergy #нти #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #ретрофото #ретро #электротранспорт #историятранспорта #электрокар #электроавтомобиль
Nissan Leaf и Mitsubishi i-MiEV, представленные на рынке в 2010 году, имели примерно такой же запас хода, что и Fritchle Model A Victoria 1908 года: 100 миль (160 километров) на одной зарядке.
Дальность «100-мильного Fritchle» зафиксирована во время гонки на 1800 миль (2900 км) в течение 21 дня зимой 1908 года. Серийный автомобиль ездил в различных погодных условиях, по разному рельефу и в самых разных дорожных условиях (часто по плохим или грязным дорогам). Средний пробег на одном заряде составлял 90 миль, максимальная зафиксированная дальность - 108 миль.
Для статистики:
Электромобили 1894-1900 годов имели запас хода от 20 до 40 миль (от 32 до 64 километров), второе поколение 1901–1910 годов - 50 до 80 миль (от 80 до 130 км). Третье поколение электромобилей 1911-1920 гг.) могло проехать от 75 до более 100 миль (от 120 до более 160 км) на одной зарядке
Картинка из wiki.org
#ипхф #наука #знания #историянауки #электрохимия #npenergy #нти #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #ретрофото #ретро #электротранспорт #историятранспорта #электрокар #электроавтомобиль
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Мы продолжаем цикл видеознакомств с разработками нашего Центра.
Сегодня мы расскажем о полностью автоматической системе водородного аккумулирования электроэнергии от возобновляемых источников.
Большинство подобных источников, будь то солнечные панели или ветрогенераторы вырабатывают энергию неравномерно. Например, солнечные панели днем дают избыток энергии, а ночью не работают. Поэтому мы создали систему, в которой излишки вырабатываемой электроэнергии направляются на электролиз воды. Получаемый водород хранится в металлогидридном аккумуляторе, а при малом потоке энергии от ее источника автоматически направляется в водородный топливный элемент для выработки электричества. Система сама решает, когда вырабатывать водород, а когда его тратить.
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Сегодня мы расскажем о полностью автоматической системе водородного аккумулирования электроэнергии от возобновляемых источников.
Большинство подобных источников, будь то солнечные панели или ветрогенераторы вырабатывают энергию неравномерно. Например, солнечные панели днем дают избыток энергии, а ночью не работают. Поэтому мы создали систему, в которой излишки вырабатываемой электроэнергии направляются на электролиз воды. Получаемый водород хранится в металлогидридном аккумуляторе, а при малом потоке энергии от ее источника автоматически направляется в водородный топливный элемент для выработки электричества. Система сама решает, когда вырабатывать водород, а когда его тратить.
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Cмоделирована высокоэффективная ячейка литий-ионной микробатареи
Российские ученые построили компьютерную модель электрохимической ячейки литий-ионной микробатареи. Это ячейка маленького размера и низкой стоимости, при этом емкость накопленной энергии батареи в 10 раз больше, чем у аналогичных устройств. Теперь исследователи начали работу по созданию и испытанию экспериментального образца. Статья опубликована в журнале Materials Science and Engineering.
Сотрудники Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Уральского федерального университета смоделировали высокоэффективную электрохимическую ячейку литий-ионной батареи. Добиться уникальных свойств удалось за счет использования в качестве анодного элемента двухслойного силицена (кремниевого аналога графена) на графитовой подложке, а также твердого электролита.
«Отличие нашей работы в том, что мы исследовали не свободностоящий, так называемый “голый” силицен, которому посвящено большинство теоретических научных работ, а ультратонкие подложки, в отдельности от которых силицен в настоящее время получить невозможно. Как подложку для силицена мы использовали множество материалов, в том числе серебро, никель, медь, алюминий. Выяснилось, что наиболее подходящий вариант — графитовая подложка, так как связь между силиценом и графитом достаточно слабая, поэтому графит не оказывает сильного влияния на двумерный кремний, и он во многом сохраняет свойства свободностоящего силицена», — рассказывает руководитель исследовательской группы Александр Галашев.
В сочетании с графитовой подложкой силицен склонен к металлизации. В нем появляется небольшая электронная проводимость, что делает использование силицена в ячейках литий-ионных батареей еще более целесообразным. Еще одно преимущество разработки — ее твердотельная конструкция.
Ученые испытали жидкий и твердый электролит. Особенность жидкого электролита — в его высокой электропроводности, однако при долгой работе батареи в жидком электролите образуются вытянутые цепочки металла, это может привести к короткому замыканию и воспламенению устройства. Электропроводность твердого электролита на один-два порядка меньше, зато он абсолютно безопасен. Более совершенный анод компенсирует пониженную электропроводность электролита.
В целом электропроводность разработанной ячейки оказалась достаточно высокой, ее теоретическая емкость — 3500 мАч/г.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921510720302257.
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Российские ученые построили компьютерную модель электрохимической ячейки литий-ионной микробатареи. Это ячейка маленького размера и низкой стоимости, при этом емкость накопленной энергии батареи в 10 раз больше, чем у аналогичных устройств. Теперь исследователи начали работу по созданию и испытанию экспериментального образца. Статья опубликована в журнале Materials Science and Engineering.
Сотрудники Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Уральского федерального университета смоделировали высокоэффективную электрохимическую ячейку литий-ионной батареи. Добиться уникальных свойств удалось за счет использования в качестве анодного элемента двухслойного силицена (кремниевого аналога графена) на графитовой подложке, а также твердого электролита.
«Отличие нашей работы в том, что мы исследовали не свободностоящий, так называемый “голый” силицен, которому посвящено большинство теоретических научных работ, а ультратонкие подложки, в отдельности от которых силицен в настоящее время получить невозможно. Как подложку для силицена мы использовали множество материалов, в том числе серебро, никель, медь, алюминий. Выяснилось, что наиболее подходящий вариант — графитовая подложка, так как связь между силиценом и графитом достаточно слабая, поэтому графит не оказывает сильного влияния на двумерный кремний, и он во многом сохраняет свойства свободностоящего силицена», — рассказывает руководитель исследовательской группы Александр Галашев.
В сочетании с графитовой подложкой силицен склонен к металлизации. В нем появляется небольшая электронная проводимость, что делает использование силицена в ячейках литий-ионных батареей еще более целесообразным. Еще одно преимущество разработки — ее твердотельная конструкция.
Ученые испытали жидкий и твердый электролит. Особенность жидкого электролита — в его высокой электропроводности, однако при долгой работе батареи в жидком электролите образуются вытянутые цепочки металла, это может привести к короткому замыканию и воспламенению устройства. Электропроводность твердого электролита на один-два порядка меньше, зато он абсолютно безопасен. Более совершенный анод компенсирует пониженную электропроводность электролита.
В целом электропроводность разработанной ячейки оказалась достаточно высокой, ее теоретическая емкость — 3500 мАч/г.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921510720302257.
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Sciencedirect
Design of the high performance microbattery with silicene anode
To date, lithium-ion batteries have become one of the most important energy storage devices. Creating lithium ion microbatteries using materials struc…
Международная команда исследователей выяснила, что использование сплава палладия и магния (MgPd2) для сорбции водорода значительно эффективнее ранее применяемых методов. Предложенная технология сможет облегчить хранение и перевозку водорода. Статья опубликована в Journal of Alloys and Compounds.
Водородная энергетика — возможный кандидатат на роль экологически чистой энергетики будущего. Наиболее перспективными материалами для хранения водорода являются гидриды (соединения металлов с водородом). Под давлением металлический порошок захватывает водород, а при нагреве газ выходит обратно. Водород в металле перестает быть летучим и произвольно находится между узлами кристаллической решетки. Таким образом, повреждённый сосуд с гидридом металла менее опасен, чем повреждённая емкость со сжатым или сжиженным водородом. Палладий — прекрасный сорбент водорода, однако он не очень удобен из-за дороговизны и огромного веса, поэтому ученые пытаются найти другие сплавы для удешевления технологии.
Ученые из Лейпцигского университета, Института неклассической химии и Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН выяснил, что сорбция водорода реализуется на сплаве магния и палладия, MgPd2, при температурах и давлениях близких к параметрам окружающей среды. Интересной особенностью, является то, что процесс сорбции водорода на сплаве MgPd2 сопровождается значительной деформацией материала. Однако классические модели сорбции водорода на сплавах не учитывают деформационных эффектов. Исследователи предложили модель с учетом деформации, что позволило описать результаты проведенных экспериментов. На основе тщательного термодинамического анализа образования гидрида они показали, что процесс сорбции обратим, что также делает сплав MgPd2 удобным для практического использования.
Впрочем, в статье исследователей ничего не говорится об экономической эффективности сплава для масштабного применения.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838820341463?via%3Dihub
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование
Водородная энергетика — возможный кандидатат на роль экологически чистой энергетики будущего. Наиболее перспективными материалами для хранения водорода являются гидриды (соединения металлов с водородом). Под давлением металлический порошок захватывает водород, а при нагреве газ выходит обратно. Водород в металле перестает быть летучим и произвольно находится между узлами кристаллической решетки. Таким образом, повреждённый сосуд с гидридом металла менее опасен, чем повреждённая емкость со сжатым или сжиженным водородом. Палладий — прекрасный сорбент водорода, однако он не очень удобен из-за дороговизны и огромного веса, поэтому ученые пытаются найти другие сплавы для удешевления технологии.
Ученые из Лейпцигского университета, Института неклассической химии и Института химии растворов имени Г.А. Крестова РАН выяснил, что сорбция водорода реализуется на сплаве магния и палладия, MgPd2, при температурах и давлениях близких к параметрам окружающей среды. Интересной особенностью, является то, что процесс сорбции водорода на сплаве MgPd2 сопровождается значительной деформацией материала. Однако классические модели сорбции водорода на сплавах не учитывают деформационных эффектов. Исследователи предложили модель с учетом деформации, что позволило описать результаты проведенных экспериментов. На основе тщательного термодинамического анализа образования гидрида они показали, что процесс сорбции обратим, что также делает сплав MgPd2 удобным для практического использования.
Впрочем, в статье исследователей ничего не говорится об экономической эффективности сплава для масштабного применения.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838820341463?via%3Dihub
#ипхф #наука #знания #электрохимия #npenergy #центрыкомпетенцийнти #интереснаянаука #образование