Ученые исследуют поглощение и потерю водорода из катодов Li-Ion аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы являются одной из самых распространенных технологий перезаряжаемых батарей в настоящее время. В этих батареях оксиды лития и кобальта, LiCoO2, широко используются в качестве материалов для положительных электродов или катодов проводников, по которым электрический ток входит в вещество или выходит из него.

Катод играет ключевую роль в литий-ионных батареях и влияет на их емкость, производительность в течение многих циклов заряда-разряда и способность справляться с нагревом.

Одной из основных проблем, приводящих к ухудшению состояния таких батарей, является образование водорода в результате расщепления воды. Поэтому понимание того, как водород образуется и удаляется в LiCoO2, может значительно повысить эффективность и качество работы твердотельных литий-ионных батарей. Кроме того, эти знания могут привести к появлению новых способов переработки использованных литий-ионных батарей для использования их в целях хранения и получения водорода путем расщепления воды при комнатной температуре.

В недавнем исследовании, опубликованном 29 октября 2023 года в International Journal of Hydrogen Energy под руководством профессора Буна Цучия с кафедры общего образования факультета науки и техники Университета Мэйдзё, группа исследователей провела тщательное изучение поглощения и потери водорода в катодных материалах LiCoO2, погруженных в воду при комнатной температуре. По словам профессора Цучия, «моя цель — добиться производства водорода (H2) путем расщепления воды (H2O) при комнатной температуре с использованием определенных оксидных керамических материалов. Обычно H диссоциирует из H2O при температуре около 2000 К. Однако это слишком большая энергия для эффективного производства топлива H2 и для решения текущих экологических проблем, таких как долгосрочные выбросы углекислого газа».

Цель исследования — изучить, как материалы LiCoO2 накапливают и выделяют водород, и определить наиболее стабильные места в структуре LiCoO2 для удержания водорода. Для этого использовались различные аналитические методы, в том числе методы определения увеличения веса и упругой отдачи. Они показали, что концентрация водорода увеличивается после погружения материала в воду на две минуты при определенных температурах. Кроме того, газовая хроматография использовалась для анализа выделения водорода и определения температуры диссоциации, которая оказалась ниже 523 К. Исследование также включало расчеты по теории функционала плотности, которые показали, что атомы водорода, отделенные от воды, предпочитают литиевые участки другим местам в кристаллической структуре LiCoO2.

В целом, полученные результаты позволяют предположить, что LiCoO2 играет важную роль в хранении водорода при комнатной температуре за счет процесса расщепления воды с получением газообразного водорода.

Если станет возможным получать H2 из неисчерпаемой H2O на Земле с небольшими затратами энергии, я думаю, что в будущем мы сможем создать общество, основанное на водороде, — считает профессор Цучия.

Таким образом, исследователи изучили процесс хранения и высвобождения водорода в катодных материалах LiCoO2 для литий-ионных батарей. Благодаря пониманию процесса, который приводит к деградации этой широко используемой технологии, данное исследование открывает путь к разработке более эффективных батарей, а также к производству водорода с низким энергопотреблением путем расщепления воды — экологически чистой технологии хранения энергии!

26.01.2024


Подписаться в Telegram



Энергия

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения
Астрономы СПбГУ узнали возраст одного из самых мощных метеорных потоков