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

 

Новогодняя елочка (Christmas tree? Chemistree! )
Новогодняя елочка (Christmas tree? Chemistree! )

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 2)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-2
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2024 году
коллектив авторов
29 – 31 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.