Η νέα ανακάλυψη
Ερευνητές από το Πολυτεχνείο του Χονγκ Κονγκ και το Πανεπιστήμιο Σενζέν χρησιμοποίησαν έναν διαφορετικό τύπο καθόδου που προσφέρει εξαιρετική απόδοση σε υδατικές μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Ανέπτυξαν μια νέα κάθοδο NH4V4O10 (KNVO-C3N4) με συν-παρεμβολή K⁺ και C3N4 για χρήση σε υδατικές μπαταρίες ιόντων ψευδαργύρου.
Η καινοτομία φέρεται να είναι ιδανική για ηλεκτρονικά ψυχρού κλίματος, φορητές συσκευές και αποθήκευση δικτύου. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποιεί υδροθερμικές μεθόδους και μεθόδους ανάδευσης χαμηλού κόστους, κατάλληλες για μαζική παραγωγή.
Ο σχεδιασμός καθόδου επόμενης γενιάς του συστήματος προσφέρει ένα σχέδιο για στρατηγικές συν-παρεμβολής σε στρωματοποιημένα βαναδικά και όχι μόνο. Η ερευνητική ομάδα υπογράμμισε ότι η μελλοντική εργασία θα διερευνήσει άλλα συν-ενδοεμβολικά και θα βελτιστοποιήσει τους ηλεκτρολύτες για ακόμη ευρύτερα εύρη θερμοκρασίας.
Σταθερές και ευρείας θερμοκρασίας κάθοδοι
Δημοσιευμένη στο Nano-Micro Letters, η μελέτη υπογραμμίζει ότι νανοφύλλα NVO (KNVO-C3N4) με συν-ενδοεμβολική χρήση K+ και C3N4 με διευρυμένη απόσταση μεταξύ των στρώσεων συντίθενται για πρώτη φορά για την επίτευξη καθόδων υψηλού ρυθμού, σταθερής και ευρείας θερμοκρασίας. Η μοριακή δυναμική και τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι υπάρχει βέλτιστη περιεκτικότητα σε C3N4 για την επίτευξη υψηλότερης κινητικής αντίδρασης.
«Η συνεργιστική επίδραση της συν-παρεμβολής K+ και C3N4 μειώνει σημαντικά την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ Zn2+ και του στρώματος [VOn], βελτιώνοντας την ειδική χωρητικότητα και τη σταθερότητα κύκλου. Κατά συνέπεια, το ηλεκτρόδιο KNVO-C3N4 εμφανίζει εξαιρετική ηλεκτροχημική απόδοση σε θερμοκρασία δωματίου και σε ακραία περιβάλλοντα», ανέφεραν οι ερευνητές στη μελέτη.
«Εμφανίζει εξαιρετική απόδοση ρυθμού (228,4 mAh g-1 στα 20 A g-1), μακροπρόθεσμη σταθερότητα κύκλου (174,2 mAh g-1 μετά από 10.000 κύκλους στα 20 A g-1) και πυκνότητα ισχύος/ενέργειας (210,0 Wh kg-1 στα 14.200 W kg-1) σε θερμοκρασία δωματίου. Αξιοσημείωτα, εμφανίζει αξιοσημείωτη απόδοση αποθήκευσης στους – 20 °C (111,3 mAh g-1 στα 20 A g-1) και 60 °C (208,6 mAh g-1 στα 20 A g-1)», πρόσθεσαν οι ερευνητές.
Η ερευνητική ομάδα ισχυρίζεται ότι η στρατηγική τους προσφέρει μια νέα προσέγγιση για την ανάπτυξη καθόδων υψηλής απόδοσης ικανών να λειτουργούν σε ακραίες θερμοκρασίες. Οι ερευνητές τόνισαν επίσης ότι η συνεργιστική επίδραση των K⁺ και C3N4 μειώνει τις ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις και μειώνει το φράγμα διάχυσης Zn2+.
Η μοριακή δυναμική και τα πειραματικά αποτελέσματα της έρευνας επιβεβαιώνουν ότι η προσαρμογή της απόστασης μεταξύ των στρωμάτων με την αλλαγή της περιεκτικότητας σε C3N4 βελτιώνει αποτελεσματικά την κινητική της αντίδρασης.
Οι ερευνητές τόνισαν επίσης ότι η συνεργιστική επίδραση της συν-παρεμβολής K+ και C3N4 μειώνει το ενεργειακό φράγμα, μειώνει την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση και ενισχύει την κινητική και τη δομική σταθερότητα.
www.worldenergynews.gr
