Достижения корейских исследователей в области аккумуляторных технологий: более безопасный и доступный вариант литий-ионных аккумуляторов

к Матео Гонсалес
5 Комментарии
Aqueous Rechargeable Batteries

Важным достижением стало то, что группа ученых разработала новый и экономичный тип водной аккумуляторной батареи. Это нововведение направлено на преодоление проблем, связанных с традиционными литий-ионными батареями, обычно используемыми в системах хранения энергии (ESS). В основе этого прорыва лежит уникальный композитный катализатор, сочетающий в себе диоксид марганца и палладий. Этот катализатор эффективно нейтрализует опасный газообразный водород, превращая его в воду, тем самым повышая безопасность и эффективность аккумулятора. Эта разработка имеет большие перспективы для коммерческого применения этих батарей в ESS и различных других секторах, представляя жизнеспособную, более безопасную и более экономичную альтернативу нынешним технологиям.

Эта новая технология облегчает безопасное преобразование газообразного водорода в воду, значительно повышая безопасность аккумуляторов. Это знаменует собой важный шаг на пути к коммерциализации этих более экономичных и безопасных водных аккумуляторных батарей.

Поскольку Земля в настоящее время испытывает экстремальные погодные условия, включая сильные волны тепла и проливные дожди, насущная необходимость внедрения возобновляемых источников энергии и улучшения соответствующей инфраструктуры стала первостепенной. Это жизненно важная стратегия сохранения нашей планеты в этих сложных экологических условиях. Однако непредсказуемый характер производства электроэнергии из возобновляемых источников, часто зависящий от переменных погодных условий, представляет собой серьезную проблему.

Следовательно, растет спрос на системы хранения энергии (ESS), которые могут надежно хранить и поставлять электроэнергию по мере необходимости. Однако нынешнее использование литий-ионных батарей (LIB) в ESS, хотя и эффективно, сопряжено с высокими затратами и потенциальной опасностью возгорания, что требует разработки более доступных и безопасных альтернатив.

Недавний прорыв в области водных перезаряжаемых батарей был осуществлен доктором О Си Хёном и его командой из Исследовательского центра хранения энергии Корейского института науки и технологий (KIST). Они успешно создали высокобезопасную водную аккумуляторную батарею, которая эффективно решает проблемы как стоимости, так и безопасности.

Водные аккумуляторные батареи, несмотря на меньшую плотность энергии по сравнению с ЛИА, предлагают значительные экономические выгоды за счет более низкой стоимости сырья. Однако образование газообразного водорода в результате разложения воды остается постоянной проблемой, вызывающей постепенное увеличение внутреннего давления и, в конечном итоге, истощение электролита, тем самым создавая значительный риск для безопасности и препятствуя коммерциализации.

Чтобы решить эту проблему безопасности, предыдущие попытки включали использование защитного слоя для уменьшения взаимодействия между металлическим анодом и электролитом. Однако коррозия металлического анода и последующее разложение воды в электролите обычно приводят к постоянному накоплению газообразного водорода, что может привести к потенциальным взрывам при длительном использовании.

Чтобы решить эту важную проблему, исследовательская группа представила композитный катализатор, состоящий из диоксида марганца и палладия. Этот катализатор эффективно преобразует газообразный водород, образующийся в аккумуляторном элементе, обратно в воду, тем самым обеспечивая работоспособность и безопасность элемента. В обычных условиях диоксид марганца не реагирует с газообразным водородом. Однако добавление небольшого количества палладия меняет ситуацию, позволяя катализаторам поглощать водород и превращать его обратно в воду. В ходе испытаний с прототипом ячейки, оснащенной новыми катализаторами, внутреннее давление оставалось в безопасных пределах, истощения электролита не наблюдалось.

Результаты этого исследования эффективно решают серьезную проблему безопасности водных батарей и представляют собой значительный шаг на пути к их будущему коммерческому применению в ESS. Замена LIB на эти более доступные и безопасные водные батареи может даже привести к резкому росту мирового рынка ESS.

Доктор О Си Хён из KIST прокомментировал: «Эта технология представляет собой индивидуальный подход к обеспечению безопасности водных аккумуляторных батарей, включающий механизм активной безопасности, который автоматически регулирует факторы риска». Он также добавил, что этот подход может быть применен в различных промышленных условиях, где утечка газообразного водорода является основной проблемой безопасности, например, на водородных заправочных станциях и атомных электростанциях, тем самым повышая общественную безопасность.

Это исследование Хён Ги Джо и его коллег под названием «Высокобезопасные водные аккумуляторные батареи посредством регенерации электролита с использованием каталитического цикла Pd-MnO2» было опубликовано 14 июля 2023 года в журнале Energy Storage Materials и получило финансирование от Министерства науки и информационных технологий.

DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102881

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о водных аккумуляторных батареях

Какова ключевая инновация в новой аккумуляторной технологии, разработанной корейскими учеными?

Ключевая инновация заключается в композитном катализаторе из диоксида марганца и палладия, который превращает опасный газообразный водород в воду. Это повышает безопасность и производительность недавно разработанных водных аккумуляторов, обеспечивая экономичную и более безопасную альтернативу существующим литий-ионным батареям.

Как эта новая аккумуляторная технология повышает безопасность?

Композитный катализатор в новой аккумуляторной технологии эффективно преобразует газообразный водород, образующийся во время работы, обратно в воду. Этот процесс значительно снижает риск повышения внутреннего давления и потенциальных взрывов, что делает батареи намного более безопасными для использования в системах хранения энергии и других приложениях.

Каковы потенциальные применения этих новых водных аккумуляторных батарей?

Эти батареи могут широко использоваться в системах хранения энергии (ESS), особенно там, где безопасность и экономическая эффективность имеют решающее значение. Кроме того, благодаря своему более безопасному профилю, они могут применяться на различных промышленных объектах, где утечка газообразного водорода является проблемой, например, на водородных заправочных станциях и атомных электростанциях.

Какие проблемы решают эти новые батареи в контексте возобновляемых источников энергии?

Новые водные аккумуляторные батареи решают задачу обеспечения надежного и безопасного решения для хранения энергии для возобновляемых источников энергии, которые часто страдают от непредсказуемости выработки электроэнергии из-за переменных погодных условий. Они предлагают стабильный и более безопасный вариант хранения и подачи электроэнергии по мере необходимости.

Кто руководил исследованием этой новой аккумуляторной технологии и где оно проводилось?

Исследование возглавил доктор О Си Хён из Исследовательского центра хранения энергии Корейского института науки и технологий (KIST). Команда сосредоточилась на разработке безопасной и экономичной альтернативы традиционным литий-ионным батареям.

Что делает водные аккумуляторные батареи экономически выгоднее по сравнению с литий-ионными батареями?

Водные аккумуляторные батареи экономически выгодны из-за значительно более низкой стоимости сырья, необходимого для их производства, по сравнению с литий-ионными батареями. Это делает их более экономичным вариантом для крупномасштабных решений по хранению энергии.

В какой публикации были представлены исследования этой новой аккумуляторной технологии?

Исследование было описано в статье под названием «Высокобезопасные водные аккумуляторные батареи посредством регенерации электролита с использованием каталитического цикла Pd-MnO2», опубликованной 14 июля 2023 года в журнале Energy Storage Materials.

Подробнее о водных аккумуляторах

  • Журнал материалов для хранения энергии
  • Корейский институт науки и технологий (KIST)
  • Решения для хранения возобновляемой энергии
  • Профиль исследования доктора О, Си Хёна
  • Достижения в области аккумуляторных технологий
  • Механизмы безопасности в аккумуляторной технологии
  • Экономические преимущества водных аккумуляторов
  • Информация Министерства науки и финансирования ИКТ

Вам также может понравиться

5 Комментарии

СараКоннор1991 1ТП2Т - 1ТП3Т

отличное чтение, а что касается преобразования газообразного водорода в воду? гениально, но насколько экономически эффективным это будет в долгосрочной перспективе?

Отвечать
ЭлектрическийАвеню 1ТП2Т - 1ТП3Т

Должен признать, меня впечатляют корейские учёные, они всегда раздвигают границы в области технологий, но в статье можно было бы использовать немного больше подробностей о реальной науке, стоящей за ней, понимаете?

Отвечать
ЭкоВоин 1ТП2Т - 1ТП3Т

это именно то, что нам нужно для устойчивого будущего, но в статье как бы замалчивается воздействие на окружающую среду, или я что-то упускаю?

Отвечать
Дженни Миллс 1ТП2Т - 1ТП3Т

действительно интересная статья, мне нравится, как в ней говорится об аспекте безопасности этих новых батарей, безопасность в наши дни очень важна для всех технологий, которые мы используем!

Отвечать
Mark_theTechGuy 1ТП2Т - 1ТП3Т

круто видеть, как наука постоянно развивается, но мне интересно, сколько времени пройдет, прежде чем мы действительно увидим эти батареи в наших телефонах и тому подобном?

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский