Учёные Института физики Казанского федерального университета и их зарубежные коллеги предложили новые материалы, которые могут стать экологичной и энергоэффективной альтернативой традиционным анодным материалам металл-ионных аккумуляторов. В связи с использованием ископаемого топлива, ищут чистые и возобновляемые источники энергии: солнечную, геотермальную энергию, биомассу, а также гидро-, приливно-отливные и ветровые. Но «зелёная» энергетика ограничена и зависит от внешних условий, поэтому важно разработать эффективные системы хранения энергоносителей. Современные гибридные автомобили и портативная электроника работают на аккумуляторах высокой мощности. Особенно популярны металл-ионные аккумуляторы, в частности литиевые. Они компактные и имеют много преимуществ: высокую энергоплотность, долгий срок службы, большое напряжение, медленный саморазряд. Однако необходимо найти более экологичные альтернативы традиционным неорганическим электродам. Также учёные ищут материалы с большей ёмкостью и сроком службы. Учёные Казанского университета предложили использовать оксотриарилметил, солегированный гетероатомами (B/N/P@oxTAM), в качестве материала для металл-ионных батарей. Ирина Гумарова из Института физики КФУ отмечает, что
С помощью компьютерного моделирования, основанного на теории функционала плотности, изучили структуру и свойства материала B/N/P@oxTAM. Оказалось, что это высокопористый материал с высокой адсорбционной способностью. Также определили его парциальную плотность состояний, напряжение холостого хода, теоретическую удельную ёмкость и диффузионный энергетический барьер. Удельная ёмкость составила 513,75 мАч/г, а напряжение — 0,07 В. Нанолист C3N3 с присоединёнными тиофеновыми группами тоже имеет похожие свойства, — добавила она. Благодаря своим характеристикам (высокая теоретическая удельная ёмкость, небольшой диффузионный барьер и низкое рабочее напряжение) соединение может использоваться в производстве литий-ионных аккумуляторов. Это соединение — ковалентный триазиновый каркас. За последние пару лет в разработке материалов для металл-ионных аккумуляторов этот класс соединений стал популярным благодаря уникальному сочетанию свойств. Триазиновые связи обеспечивают стабильность, а открытые каналы и большие межслойные пространства улучшают электрохимические характеристики. Применение этих материалов в металл-ионных аккумуляторах ограничено из-за низкой растворимости в апротонных электролитах и недостаточной проводимости. Кроме того, ёмкость батареи ограничена из-за небольшого количества активных позиций для адсорбции атомов металлов. Мы ищем новые материалы с помощью компьютерного моделирования различных модификаций структуры и состава ковалентных органических каркасов. Это позволит решить существующие проблемы. Например, мы предполагаем использовать допирование, замещение частей структуры, присоединение дополнительных функциональных групп и создание композитов с другими материалами. Эти изменения могут улучшить возможности электрохимического хранения энергии и электрохимические свойства материала. Исследования провели учёные Казанского федерального университета: Садегх Кавиани, Ирина Гумарова и доцент кафедры общей физики Олег Недопёкин. Руководил исследованием первый проректор КФУ Дмитрий Таюрский. В исследовании также участвовали иранские учёные: Резван Рахими (Университет Арак) и Ехсан Шакерзадех (Университет Шахида Чамрана). Результаты опубликованы в журналах Journal of Power Sources и Inorganic Chemistry Communications. 18.07.2024 |
Энергия
PNAS Nexus: Ученые воссоздали в лаборатории ключевой элемент фотосинтеза | |
Человек научился делать многое, но у ... |
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее | |
Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ... |
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления | |
Из-за распространения возобновляемых источнико... |
APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале | |
Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в&nbs... |
Frontiers in Energy: Катализатор Fe-N-C превзойдет платину в топливных элементах | |
Топливные элементы и металловоздушные бат... |
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам | |
Исследователи разработали методику создания сл... |
В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива | |
Учёные исследуют новый вид горючего ... |
Chemistry of Materials: Открыт перспективный твердый электролит из наночастиц | |
Аккумуляторы играют важную роль в совреме... |
Водные системы могут помочь ускорить внедрение возобновляемых источников энергии | |
Системы водоснабжения помогают сделать возобно... |
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей | |
Литий-ионные батареи широко используются в&nbs... |
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x | |
Пьезокатализ — перспективная эколог... |
NatSustain: Новый материал катода может произвести революцию в хранении энергии | |
Недорогой катод, который может улучшить литий-... |
eScience: С помощью реактивной химии ученые создали анод без дендритов | |
Металлические калиевые батареи, МБК &mdas... |
Система искусственного фотосинтеза производит этилен с высочайшей эффективностью | |
Чтобы использовать CO₂ для создания эколо... |
NatComm: Инженеры создают долговечный и дешевый электролит для аккумуляторов | |
Возобновляемые источники энергии, такие как&nb... |
В ЛЭТИ создали цифрового двойника для оптимизации солнечных электростанций | |
Рост населения и развитие технологий прив... |
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо | |
Новый метод переработки бикарбонатного раствор... |
ACS Energy Letters: Новую батарею можно резать, можно бить — все равно работает | |
В большинстве аккумуляторов для портативн... |
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу | |
Углеродный след богатых людей в обществе ... |
Учёные НИУ МЭИ создали энергоустановку на основе бионических технологий | |
Исследователи создали энергоустановку для ... |
Кремний с высокой площадью поверхности улучшает реакцию CO2 на свету | |
Учёные работают над превращением углекисл... |
В ЛЭТИ улучшили свойства материала для более долговечных солнечных батарей | |
Исследователи создали наноматериалы, которые с... |
Nature Electronics: Создан напалечный трекер здоровья, черпающий энергию из пота | |
Устройство, работающее от пота, позволяет... |
Nature Sustainability: Электролиты на основе нафталина пригодятся для батарей | |
ORAM — это органические редокс... |
Science: В США разрабатывают метод переработки лопастей ветряных турбин | |
Исследователи из Национальной лаборатории... |
Терагерцовая спектроскопия позволяет следить за старением перовскитовых пленок | |
Гибридные перовскиты могут использоваться в&nb... |
Scientific Reports: Создан новый храповик с геометрически симметричной шестерней | |
Храповой механизм — это систем... |
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов | |
Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба... |
JPE: Листоподобные концентраторы повысят эффективность солнечной энергии | |
Люминесцентный солнечный концентратор, ил... |
Учёные ТПУ разработали катализатор для водорода, который в 7 раз лучше аналогов | |
Учёные молодёжной лаборатории ТПУ совмест... |