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

JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа

Фотокаталитическое выделение водорода из ...

Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов

Учёные Института физики Казанского федеральног...

IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей

Исследователи из Национальной лаборатории...

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

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

Согласно результатам нового исследования, пров...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов

Новости компаний, релизы

40% профессионалов предпочитают работать удаленно с дачи
Гидрологи СПбГУ первыми в мире показали, что распределение микропластика в водах Ладожского озера зависит от температурного ...
Ученые Казанского аграрного университета нашли способ повысить урожайность картофеля в Татарстане
В Нижнем Новгороде проходит Шестой «ЯлФест-2024»
Президенту Узбекистана презентовали вертолет Ансат