Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, 840 Ah/L spesifik kapasiteye ve 1200 Wh/L enerji yoğunluğuna ulaşarak pil teknolojisinde hem güvenliği hem de enerji verimliliğini artıran yenilikçi bir sulu pil geliştirdi. "
Unlocking High Energy: New Aqueous Batteries Surpass Traditional Limits
Geleneksel lityum-iyon bataryalar yüksek enerji yoğunluğu sunarken, yanıcı organik elektrolitler kullandıkları için güvenlikten ödün vermektedir.
Sulu aküler elektrolitler için çözücü olarak su kullanır ve bu da akülerin güvenliğini önemli ölçüde artırır. Ancak elektrolitin sınırlı çözünürlüğü ve düşük akü voltajı nedeniyle sulu aküler tipik olarak daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu, sulu bataryanın birim hacmi başına depolanan elektrik miktarının nispeten düşük olduğu anlamına gelir.
Kaynak: DICP
Nature Energy'de yayınlanan yeni bir araştırmada, Çin Bilimler Akademisi (CAS) Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü'nden (DICP) Profesör Li Xianfeng liderliğindeki bir araştırma grubu, yine DICP'den Profesör Fu Qiang'ın grubuyla işbirliği içinde, brom ve iyot bazlı çok elektron transferli bir katot geliştirerek 840 Ah/L'den fazla spesifik kapasite elde etti ve tam pil testinde katolit bazlı 1200 Wh/L'ye kadar enerji yoğunluğuna ulaştı.
Teknik İyileştirmeler ve Başarılar
Sulu pillerin enerji yoğunluğunu arttırmak için araştırmacılar elektrolit olarak iyodür iyonları (I-) ve bromür iyonlarından (Br-) oluşan karışık bir halojen çözeltisi kullandılar. I- elementini iyot elementine (I2) ve ardından iyodata (IO3-) aktaran çok elektronlu bir transfer reaksiyonu geliştirdiler. Şarj işlemi sırasında, I- pozitif tarafta IO3-'e oksitlendi ve üretilen H+ destekleyici bir elektrolit şeklinde negatif tarafa iletildi. Deşarj işlemi sırasında, H+ pozitif taraftan iletildi ve IO3-, I-'ye indirgendi.
Geliştirilen çoklu elektron transfer katodu 840 Ah/L spesifik kapasiteye sahipti. Tam bir pil oluşturmak için katodu metalik Cd ile birleştiren araştırmacılar, geliştirilen katolite dayalı olarak 1200 Wh/L'ye kadar enerji yoğunluğu elde etti.
Ayrıca, araştırmacılar elektrolite eklenen Br-'nin şarj işlemi sırasında polar iyot bromür (IBr) oluşturabileceğini ve bunun da IO3- oluşturmak için H2O ile reaksiyonu kolaylaştırdığını doğruladı. Deşarj sırasında, IO3- Br-'yi Br2'ye oksitleyebilir ve IO3-'nin tersinir ve hızlı deşarjını gerçekleştirmek için elektrokimyasal reaksiyona katılabilir. Bu nedenle, şarj ve deşarj işlemi sırasında oluşan bromür ara maddesi, reaksiyon sürecini optimize ederek elektrokimyasal reaksiyonun kinetik ve tersinirliğini etkili bir şekilde geliştirmiştir.
Fu'nun grubu çoklu elektron transfer sürecini yerinde optik mikroskopi, Raman spektroskopisi ve benzeri yöntemlerle kanıtladı.
Li, "Bu araştırma, yüksek enerji yoğunluklu sulu pillerin tasarımı için yeni bir fikir sunuyor ve güç pilleri alanındaki sulu pil uygulamasını genişletebilir" diyor.
DALIAN KİMYASAL FİZİK ENSTİTÜSÜ, ÇİN BİLİMLER AKADEMİSİ, 4 MAYIS 2024, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 14.08.2024, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: Congxin Xie, Chao Wang, Yue Xu, Tianyu Li, Qiang Fu ve Xianfeng Li, "Yüksek enerji yoğunluklu sulu piller için bir hetero-halojen elektrolit tarafından sağlanan tersinir çoklu elektron transferi I-/IO3- katot", 23 Nisan 2024, Nature Energy. DOI: 10.1038/s41560-024-01515-9
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.