Нитратът отваря вратата за безопасни твърдотелни литиеви батерии – AUTOZONA.bg
Connect with us

Технологии

Нитратът отваря вратата за безопасни твърдотелни литиеви батерии

Публикувано преди

на

Безопасността на батериите на електромобилите е едно от големите предизвикателства, които все още стоят пред производителите. Темата е много актуална и затова всяка новина за технологичен пробив предизвиква голям интерес. Днес AutoZona.bg информира именно за такъв пробив в производството на твърдотелни литиеви батерии.

Изследователи от университета в Байройт, Германия, с партньори от Китай, направиха значителен пробив в технологията на батериите. Използвайки иновативна добавка на базата на нитрати, те успешно разработиха нова твърдотелна литиево-метална батерия, която е едновременно стабилна и потенциално дълготрайна. Това, подчертава изследователският екип, подчертава важността на молекулярния дизайн при създаването на ефективни добавки за квази-твърди електролити.

Безопасен и стабилен
Професор доктор Франческо Чиучи, председател на дизайна на електроди за електрохимични енергийни системи в университета в Байройт, си сътрудничи с изследователски партньори от Китай за разрешаване на проблеми с несъвместимостта между литиев нитрат и 1,3-диоксолан (DOL) в квазитвърди електролити на батерии чрез интегриране на нова добавка на нитратна основа. Това е значително развитие, тъй като в миналото такива проблеми с несъвместимостта правеха такива батерии много трудни за създаване или мащабиране на производството.

Откритието на екипа сега дава възможност за разработване на твърдотелни литиево-метални батерии, които са много безопасни, издръжливи и лесни за производство, като същевременно запазват методите на производство, използвани за конвенционалните течни батерии.

В своите експерименти те се опитаха да направят различни версии на тези батерии и установиха, че определен тип, литиево-сярната (Li-S) клетка, се представя особено добре. Li-S батериите имат потенциал за много висока енергийна плътност. Това означава, че те могат да съхраняват много енергия за теглото си, което е особено ценно за приложения като авиация или електрически превозни средства, където теглото има значение. Освен високата енергийна плътност, сярата е в изобилие и е евтина, което би могло да направи Li-S батериите по-рентабилни в сравнение с други технологии за батерии, ако се обърне внимание на техническите предизвикателства.

Nitrate opens the door for safe solid-state lithium batteries

 

Но досега Li-S клетките страдаха от лош жизнен цикъл и стабилност.

„Естеството на твърдото състояние на батериите гарантира високо ниво на безопасност, докато производството им остава лесно“, обясни проф. Ciucci. „Демонстрирахме универсалността на подхода, като създадохме различни видове литиево-метални батерии. По-специално, произведената торбичка Li-S клетка показва превъзходна производителност в сравнение с документираните преди това торбички Li-S клетки“, добави той.

Професор Ciucci и неговият изследователски екип представиха нова добавка, триетилен гликол динитрат, която е специално проектирана да позволи полимеризацията на DOL. Изследователският екип показа, че едновременно с полимеризацията образуването на богат на азот твърд електролитен междинен слой потиска вредните паразитни реакции и повишава ефективността на батерията.

Въз основа на резултатите от проучването бяха разработени няколко батерийни клетки. Сред тях лабораторни клетки тип бутони могат да бъдат зареждани и разреждани повече от 2000 пъти. Беше произведена също и 1,7 Ah Li-S торбичка с висока енергийна плътност от 304 Wh kg-1 и стабилен цикъл.

Лесен за производство
Това откритие е голяма крачка напред в технологията на батериите. Това показва важността на правилното проектиране на молекулите, за да се правят по-добри батерии. „Това проучване подчертава значението на дизайна на молекулярната структура при създаването на ефективни добавки за квази-твърди електролити. То представлява значителен напредък в практическата осъществимост на използването на поли-DOL-базирани квази-твърди електролити в литиево-метални батерии,“ обясни проф. Чучи.

Можете сами да видите проучването в списание Energy & Environmental Science .

Резюме на изследването:

Полимеризацията in situ на квазитвърдотелни електролити (QSSE) се очертава като обещаващ подход за [разработване] на мащабируеми, безопасни и високопроизводителни квазитвърдотелни литиево-метални батерии. В този контекст поли-DOL-базираните електролити са особено привлекателни поради техния широк електрохимичен прозорец и силна съвместимост с металния литий. За да се подобри стабилността на металния литий, LiNO3 често се добавя, тъй като създава ефективна богата на Li3N твърда електролитна междинна фаза на повърхността на литиево-металния анод. LiNO3 обаче предотвратява полимеризацията с отваряне на пръстена на DOL, което прави двете съединения несъвместими. За да се справи с този проблем, тази работа разработва триетилен гликол динитрат (TEGDN), нова добавка на основата на нитрати, която да замени LiNO3. Подобно на LiNO3, TEGDN образува плътна, богата на азот твърда електролитна интерфаза на повърхността на лития, предпазвайки го от паразитни реакции. Въпреки това, за разлика от LiNO3, TEGDN не пречи на полимеризацията на DOL, позволявайки производството на високоефективен електролит, който осигурява йонна проводимост от 2,87 mS cm−1 и потенциал за стабилност на окисление от 4,28 V при стайна температура. За да се демонстрира жизнеспособността на този подход, е произведена Li|LiFePO4 клетка от монетен тип, която циклизира стабилно повече от 2000 пъти при 1C. Освен това е подготвена 1,7 A h литиево-серна клетка тип торбичка с първоначална специфична енергия от 304 W h kg−1 и запазване на капацитета от 79,9% след 50 цикъла. Накратко, настоящото проучване предлага нова добавка за разрешаване на несъвместимостта на поли-DOL и LiNO3 за първи път, разработвайки in situ полимеризирани квази-твърдотелни батерии, които показват забележителен капацитет и стабилност чрез образуване на N-богата твърда електролитна интерфаза.

Източник:  Energy & Environmental Science

Продължи с четенето

Технологии

Honda революционизира автомобилното развитие с помощта на IBM

Published

on

By

Поради сложността на днешните превозни средства, много проблеми с дизайна, които възникват в началото на процеса на разработка, не стават очевидни до последните етапи. Това води до много скъпи преработки в крайната фаза на автомобилния дизайн. Honda работи с консултанти от IBM, за да създаде AI chatbot, за да даде на дизайнерите по-добра представа за минали проблеми. Използвайки софтуера IBM Watson Discovery и IBM Watson Assistant за улавяне и анализиране на огромните количества текстова, неструктурирана проектна документация, Honda използва силата на AI, за да помогне за намаляване на преработките.

„Системата с изкуствен интелект ще израсне като експертен инженер“, обяснява Йоичиро Комацу, помощник главен инженер, Honda R&D Co., Ltd.

Източник: IBM

Продължи с четенето

Технологии

Инженери от Университета на Нов Южен Уелс преобразуваха дизелов двигател във водородно-дизелов хибрид

Published

on

By

Инженери от Университета на Нов Южен Уелс ( UNSW ) постигнаха важен крайъгълен камък в технологията за устойчива енергия. Те успешно преобразуваха традиционен дизелов двигател да работи като водородно-дизелов хибрид, намалявайки емисиите на въглероден диоксид (CO2) с над 85%. Това иновативно решение, двойната горивна система с директно впръскване на водород и дизел, обещава да революционизира индустриите, силно зависими от дизеловите двигатели, като предлага осъществим и незабавен път към значително намаляване на емисиите.

Екипът прекарва приблизително 18 месеца в разработване на система, която позволява на съществуващите дизелови двигатели да работят с 90% водород. Тази пионерска технология, подробно описана в International Journal of Hydrogen Energy , демонстрира значително намаляване на емисиите на CO2 до само 90 g/kWh – 85,9% по-ниско от традиционните дизелови двигатели.

„Тази нова технология значително намалява емисиите на CO2 от съществуващите дизелови двигатели, така че може да изиграе голяма роля за намаляването на нашия въглероден отпечатък, особено в Австралия с всичките ни минни дейности, селско стопанство и други тежки индустрии, където дизеловите двигатели се използват широко,“ каза професор Кук. „Преоборудването на съществуващи двигатели е много по-бързо, отколкото да чакате новите системи с горивни клетки да станат достъпни в търговската мрежа.“

Двугоривна система с директно впръскване водород-дизел

Как работи: Обяснена е двугоривната система

Системата, разработена от UNSW, запазва оригиналния дизелов инжекционен механизъм, но включва впръскване на водородно гориво директно в цилиндъра на двигателя. Този хибриден подход не само намалява емисиите на CO2, но също така се занимава с проблема с емисиите на азотен оксид (NOx), основно предизвикателство при комерсиализацията на водородни двигатели.

„Ако просто поставите водород в двигателя и го оставите да се смеси, ще получите много емисии на NOx, което е важна причина за замърсяването на въздуха и киселинните дъждове“, обясни професор Кук. „Но нашата система, която стратегически инжектира водород в определени моменти, намалява емисиите на NOx под тези на чисто дизеловите двигатели.“

„Но ние показахме в нашата система, че ако я направите стратифицирана – тоест в някои области има повече водород, а в други по-малко – тогава можем да намалим емисиите на NOx под тези на чисто дизелов двигател.“

Водородно-дизеловата двугоривна система с директно впръскване може да се похвали с подобрение на ефективността от над 26% в сравнение с конвенционалните дизелови двигатели. Това се постига чрез независим контрол както на моментите на впръскване на водорода, така и на дизела, което позволява прецизно управление на режимите на горене.

Най-важното е, че тази система не изисква използването на водород с висока чистота, чието производство е по-скъпо. Това прави технологията по-достъпна и рентабилна за широко разпространение.

Процесът на развитие не беше без предизвикателства. Според професор Кук, „Като машинни инженери открихме, че предизвикателството е в науката, по-специално в разбирането на изгарянето на водород. Имаше ограничени съществуващи изследвания върху разпределението на сместа и изгарянето на водород по начина, по който планирахме да го използваме, така че трябваше сами да проведем фундаментални изследвания. Упоритостта на екипа се отплати, което доведе до система, която не само намалява емисиите, но и подобрява работата на двигателя.

Непосредственият потенциал за тази технология е огромен, особено в промишлени условия, където линиите за доставка на водород вече са налице, като минни обекти. Проучванията показват, че около 30% от емисиите на парникови газове в тези обекти произтичат от дизелови двигатели, използвани в превозни средства и генератори на електроенергия. Австралийският пазар за дизелови електрогенератори в момента се оценява на около 765 милиона долара, което подчертава значителното въздействие, което тази технология може да има.

„В минните обекти, където се подава водород, можем да преобразуваме съществуващите дизелови двигатели, които се използват за генериране на енергия“, казва проф. Кук. „По отношение на приложения, при които водородното гориво ще трябва да се съхранява и движи, например в двигател  на камион , който в момента работи само с дизел, тогава ще трябва да внедрим система за съхранение на водород, която да бъде интегрирана в нашата система за впръскване.

„Мисля, че общата технология по отношение на мобилното съхранение на водород трябва да бъде доразвита, защото в момента това е доста предизвикателство.“

Изследователският екип на UNSW има за цел да комерсиализира своята система в рамките на следващите 12 до 24 месеца и активно търси инвеститори и индустриални партньори, за да ускори този процес. Екипът предвижда първоначалното приемане на тази технология в минния сектор, селското стопанство и строителството на Австралия, преди да се разшири в световен мащаб. 

„Нашата визия е първо да повлияем на австралийската минна, селскостопанска и строителна индустрия и след това да се преместим в останалия свят, за да окажем по-голямо въздействие“, казва проф. Кук.

Тим Бъкли, директор на Climate Energy Finance, описа потенциалното въздействие на пробива на UNSW: „Идеята за смесване на водород и дизел заедно в съществуващ двигател е нещо като Светия Граал за декарбонизиране на тежката промишленост и минното дело. Ако UNSW може да комерсиализира тази технология, това представлява огромна възможност за намаляване на емисиите.

Двугоривна система с директно впръскване водород-дизел

 

myelectricsparks.com

Продължи с четенето

Новини

ВИДЕО: Бензиностанция в Китай използва роботи, които зареждат автомобилите

Published

on

By

Бензиностанция в китайския град Чанша използва автоматични роботи за 24-часово обслужване. За да заредите колата си трябва да си инсталирате специално приложение, да паркирате колата пред колонката и да въведете вида гориво и сумата, за която ще заредите и роботите ще свършат всичко останало. Те са снабдени с четци и скенери, с които успяват да локализират местоположението на капачката за гориво, нейното отваряне със специална „ръка“ с вакуум и с другата „ръка“ наливат съответното гориво, след което затварят капачката на резервоара.

До решението за използването на роботи се е стигнало след като бензиностанциите в Китай все по-трудно намират персонал, особено тези, които са по-натоварени и работят по 24 часа в денонощието. В момента ръководтството на бензиностанцията няма проблеми като неявяване на работа на служител, закъснения или искане на увеличения на заплатите. Единствените минуси на автоматизираните роботи са това, че те все още не могат да измиват предните стъкла на автомобилите и да им припомпват гумите

 

Продължи с четенето
Реклама

ПОПУЛЯРНО