Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рис. 1. Принципиальная схема ни чем не отличается от стандартных литий - воздушных батареек.

Рис. 2. Кривые разрядки при различном соотношении кислорода и углекислого газа в рабочей смеси (плотность тока 0,2 мА/см2).

Рис. 3. Данные растровой электронной микроскопии материала катода до (а) и после (b) разрядки (50% углекислого газа, плотность тока 0,1 мА/см2).

Новая работа для углекислого газа

Ключевые слова:  альтернативная энергия, литиевая батарея, первичные источники тока, углекислый газ

Опубликовал(а):  Росляков Илья Владимирович

22 февраля 2011

Cовременную жизнь уже практически невозможно представить без источников энергии, работающих на основе лития. И если литий-ионные источники тока уже прочно обосновались во многих портативных устройствах, то до масштабного промышленного производства литий-воздушных аккумуляторов остаются еще многие годы. А в это время в научных лабораториях по всему миру каждый день рождаются новые гениальные (и не очень) идеи повышения плотности запасаемой энергии.

Японские учёные, работающие на одного из автомобильных гигантов – корпорацию Toyota, обнаружили уникальный факт. Для начала авторы собрали стандартную модель литий-воздушной ячейки: анод – металлический литий, катод – полимер с нанесённым углеродом, между ними полимерный электролит. Только вместо воздуха или чистого кислорода, которые выступают в качестве газа-носителя, реагирующего с ионами Li+ на катоде большинства литий-воздушных батарей, была использована смесь последнего с диоксидом углерода (рис. 1). Как оказалось, ёмкость «батарейки» значительно зависит от содержания углекислого газа в смеси (рис. 2). Уже 10% CO2 по объёму приводит к увеличению ёмкости аккумулятором в два раза по сравнению со стандартным кислородным, а при 30% CO2 – в три раза. Максимальная ёмкость, достигнутая в работе, составляет 5860 мАч/г при эквимолярном соотношении компонентов в смеси.

Данное уникальное явление японские учёные объясняют практически полным заполнением полостей катода продуктами разрядки. Ведь хорошо известно, что полностью заполнить объём катода в случае литий-воздушных батареек не удаётся даже при низких скоростях разрядки. А это ведёт к значительному снижению удельной ёмкости устройства. В случае добавления в газовую смесь 50% диоксида углерода после полуцикла разрядки все полости полимерного катода оказываются заполнены, что было показано с помощью метода электронной микроскопии (рис. 3). По данным ИК-спектров осадок на катоде представляет собой преимущественно карбонат лития. По мнению японских учёных столь высокий процент заполнения (а следовательно и высокая удельная ёмкость) объясняется кинетическими затруднениями реакции образования осадка Li2CO3 на катоде.

К сожалению, предлагаемое устройство пригодно для использования лишь в качестве первичных источников тока из-за трудностей, связанных с медленных растворением карбоната лития при зарядке. Однако высокая удельная ёмкость и возможность использования в качестве «топлива» продуктов сгорания органического сырья делают использование предлагаемого устройства достаточно перспективным.




Комментарии
Клюев Павел Геннадиевич, 22 февраля 2011 07:56 
интересная статья!
Андрей, 22 февраля 2011 12:37 
СЭМ оставляет желать лучшего...
Палии Наталия Алексеевна, 22 февраля 2011 19:47 
Наверное, такие батареи имеет смысл использовать в устройствах вдоль дорог - CO2 там предостаточно
Трусов Л. А., 24 февраля 2011 13:28 
там внизу есть ссылка на статью.
Пастух Евфграфович, 24 февраля 2011 17:09 
Ссылка есть, но статья там не закончена или 32 фунта кто-то (И.В.?) заплатил за PDF? или развил http://www.r...C05176D.PDF
Т.е чьи выводы в конце статьи "к сожалению...", чьё сожаление то, Ильи Владимировича? Вот и весь вопрос. А то и статьи списывают и выводы не свои бывают. А всё клинское - Уважаю
Трусов Л. А., 24 февраля 2011 17:36 
32 фунта, конечно, заплатил. как же без этого?
Илья Владимирович сохранить название, конечно, может, но абсолютно не хочет. Ибо, по его субъективному мнению, японское сайте будет выглядеть несколько нелепо.

В качестве первоисточника я бы всё-таки указал http://pubs..../c0cc05176d

ибо оспаривать право на возмездную реализацию материалов научных работ издательства RSCPublishing у меня рука не поднимается. А статья по ссылке абсолютно завершённая, ибо даже имеет заключение и список литературы. К счастью (или к сожалению) МГУ им. М.В. Ломоносова имеет абсолютно бесплатный доступ к статьям данного журнала и 32 фунта мне опять же к счастью (или к сожалению) платить не пришлось.

Кроме того, авторы новостей не занимаются переводом статей, а также заключений из первоисточников. Они излагают своё резюме после прочтения оригинала. Поэтому перевести опять же можно, но не нужно. А сожаление, я думаю, не только моё, но и многих счастливых обладателей литиевых батареек в портативных устройствах…

"" это дело хорошее! Только в данном случае все слова, опубликованные выше - моё субъективное мнение, основанное на оригинальной работе японцев. И ссылка на неё (с указанием всех авторов) прекрасно работает.
Пастух Евфграфович, 25 февраля 2011 15:39 
Да, что то я разгорячился, убираю свои коменты, наверное был совсем не прав?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

ДНК + белок = ... ДНП
ДНК + белок = ... ДНП

Периодическую таблицу Менделеева опять улучшили: наночастицы пятивалентного плутония
Соединения шестивалентного плутония в щелочной среде могут привести к кристаллизации фазы (NH4)PuO2CO3, которая стабильна в течение нескольких месяцев и содержит пятивалентный плутоний. Получение новой фазы пятивалентного плутония фундаментально интересно и открывает новые возможности в разработке более эффективных технологий переработки радиоактивных отходов.

MAPPIC 2019. Второй день
15 октября 2019 года прошел второй день I Московской осенней международной конференции по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.