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

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

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Перовскит обрел свое место под солнцем
Перовскит обрел свое место под солнцем

Перовскитные солнечные элементы привлекают бол...

В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов
В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов

Новая технология под названием Подземное ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса