Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
С помощью компьютерного моделирования показано, что натрий (желтый) имеет вид не одинарного атомного слоя, а представляет собой сочетание нескольких слоев между двумя листами графена (серый). Предоставлено: M. Ghorbani-Asl
С помощью компьютерного моделирования показано, что натрий (желтый) имеет вид не одинарного атомного слоя, а представляет собой сочетание нескольких слоев между двумя листами графена (серый). Предоставлено: M. Ghorbani-Asl

Российско-немецкое исследование на пути к созданию натриевой батареи

Новости, обзоры, события

Опубликовано: 04.08.2020

Обновлено: 04.08.2020

 919

«С другой стороны, он может быть легирован такими веществами, как литий или натрий». «И это заставляет задуматься над настройкой электронных свойств таким образом, чтобы, например, сделать его сверхпроводником»

Аккумуляторы для смартфонов, ноутбуков и электромобилей в основном представляют из себя литий-ионные технологии. Тем не менее во всем мире продолжаются поиски альтернативных способов создания более дешевых батарей.

Одним из вариантов является замена лития на натрий, вездесущего и очень недорогого элемента. Однако пока еще сохраняются различные препятствия, чтобы этого достичь. Помимо прочего, сложностью является то, что графитовый анод аккумулятора не способен поглотить достаточное количество натрия.

Теоретическое исследование (https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104927) российско-немецкой рабочей группы, возглавляемой Центром Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), дает надежду на развитие этой технологии, основанной на том, что в паре слоев графена - тонкодисперсного углерода - может поместиться значительно больше атомов натрия.

В конце 2018 года исследовательская группа из Института твердотельных исследований им. Макса Планка в Штутгарте, Ульмского университета и HZDR провела замечательный эксперимент: когда между двумя тонкими слоями графена эксперты внедрили литий, то между ними образовался не один слой атомов, а несколько слоев. Неожиданный результат. Поскольку в графите - близком родственнике графена - между тонкими углеродными слоями можно наблюдать включения лишь отдельных тонких слоев лития.

Тогда в статье, опубликованной в журнале Nature (https://doi.org/10.1038/s41586-018-0754-2), было дано теоретическое описание этого состояния, используя сложные компьютерные симуляции. Если бы в литиевых батареях вместо графитовых анодов можно было бы установить графеновые электроды, то, возможно, появилась бы возможность достичь значительно более высокой емкости хранения энергии.

Многослойный плотноупакованный порядок вместо одинарного

Теперь, вдохновленные предыдущим результатом, российско-немецкие исследователи во главе с доктором физики HZDR Аркадием Крашенинниковым задали новый вопрос: «Если это происходит с литием, может ли такое состояние наблюдаться и с другими щелочными металлами, особенно с натрием?»

Натрий уже давно рассматривается в качестве активного участника развития аккумуляторных технологий, поскольку он гораздо больше, чем литий, распространен на земле и может использоваться для производства значительно более дешевых аккумуляторов. Проблема заключается в том, что разработанные прототипы не обладали высокой эффективностью, потому что натрий хуже накапливается в графитовых анодах.

Чтобы выяснить, могут ли парные слои графена вмещать значительно большее количество натрия, было проведено моделирование процесса. «Благодаря огромному росту вычислительных мощностей и разработке эффективных алгоритмов появились очень мощные методы для изучения новых материалов». «Они позволяют моделировать с высокой точностью их структуры и свойства, оставляя лишь небольшие допущения в расчетах».

Появление надежды на создание натриевой батареи

Результат этих компьютерных экспериментов позволил выяснить, что, как и литий, натрий может находиться между листами графена в несколько слоев, один над другим. Это хорошая новость для исследователей: результат может указать путь, по которому пойдет будущая разработка анодов для недорогих натриевых аккумуляторов.

«Проделанное исследование носит чисто теоретический характер, и мы не утверждаем, что на основе полученных результатов в обозримом будущем появится новое поколение батарей», - подчеркивает Крашенинников. «Однако, возможно, эти результаты повлияют на возникновение у инженеров новых интересных идей».

То же самое можно отнести и к другому двумерному материалу - дисульфиду молибдена MoS₂. С одной стороны, как и графен, он может выступать в качестве электродного материала для батарей. «С другой стороны, он может быть легирован такими веществами, как литий или натрий», - объясняет Крашенинников. «И это заставляет задуматься над настройкой электронных свойств таким образом, чтобы, например, сделать его сверхпроводником».

 

Источник: HZDR

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фото: Прототип плазменного реактивного двигателя может удерживать на весу над кварцевой трубкой диаметром 24 миллиметра стальной шарик весом 1 килограмм. https://doi.org/10.1063/5.0005814.1

Плазменный реактивный двигатель для движения в атмосфере

Обновлено: 07.05.2020
 2214
Руководитель исследовательской группы НИТУ «МИСиС», д.т.н., заведующей лабораторией «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС» Александр Громов. Источник: НИТУ «МИСиС»

Российские ученые значительно увеличили эффективность сжигания угля

Обновлено: 14.02.2021
 625
Строящийся зал с беспроводной передачей электроэнергии. Предоставлено: Токийский университет

Беспроводная передача электроэнергии в масштабе целого здания

Обновлено: 05.09.2021
 542

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Сравнение систем отопления

    Системы отопления для частного дома: сравнение теплого пола и радиаторов, преимущества комбинированного подхода

    Обновлено: 13.11.2024  227
    Центробежные одноступенчатые насосы для сточных вод JETEX KНF/KVF

    Центробежные насосы для сточных вод JETEX - обзор

    Обновлено: 30.01.2024  1805
    Горизонтальный резервуар

    Важные критерии при заказе изготовления горизонтальных резервуаров

    Обновлено: 29.11.2023  1433

    Популярные категории

    • Природные ресурсы, экология и строительство91
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Оборудование и материалы88
    • Альтернативная энергия57
    • Водоснабжение и водоотведение23

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2024 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.