Исследовательская группа из Швейцарии и других стран добилась десятитысячекратного повышения проводимости ионов хлора

Репортаж от Wedoany，Международная исследовательская группа, модифицируя оксихлорид лантана добавлением кальция, магния или стронция, повысила подвижность ионов хлора в твердых материалах до 10 000 раз, заложив основу для использования хлор-ионных аккумуляторов на основе морской воды в крупномасштабном хранении возобновляемой энергии. Исследование, выполненное учеными из Швейцарии, Канады и США, направлено на изучение альтернативных технологий хранения энергии помимо литий-ионных аккумуляторов.

В настоящее время литий-ионные аккумуляторы доминируют в сфере хранения энергии, но ресурсы лития сталкиваются с проблемами растущего спроса и ограниченного предложения. В отличие от лития, хлориды являются обильным ресурсом, который можно напрямую получать из морской воды. Исследователи считают, что в будущем хлор-ионные аккумуляторы могут использоваться для хранения электроэнергии, вырабатываемой ветряными турбинами и солнечными электростанциями, обеспечивая поддержку крупномасштабных систем хранения энергии.

Основным техническим препятствием для хлор-ионных аккумуляторов является низкая скорость движения ионов хлора в твердом электролите. Относительно большой размер ионов хлора затрудняет их прохождение через электролит, что ограничивает производительность хранения энергии. Изменяя атомную структуру оксихлорида лантана, исследовательская группа открыла более удобные пути для миграции ионов хлора в материале. Эксперименты показали, что модификация кальцием оказалась наиболее эффективной, повысив проводимость ионов хлора до 10 000 раз по сравнению с немодифицированным материалом.

Чтобы понять, как структурные изменения улучшают перенос ионов, исследовательская группа использовала сверхяркие рентгеновские лучи Канадского источника света (CLS) при Университете Саскачевана для анализа. Результаты анализа показали, что добавленные элементы делают кристаллическую структуру более мягкой, позволяя ионам хлора свободнее двигаться в твердом электролите.

Профессор Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich) и руководитель лаборатории аккумуляторных наук Института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institute) Сабаджит Банерджи (Sarbajit Banerjee) отметил, что это исследование не направлено на полную замену литий-ионных аккумуляторов, а на разработку других решений помимо них для удовлетворения огромной потребности будущего мира в емкости хранения энергии в сотни тераватт-часов.

Исследователи подчеркивают, что технология все еще находится на ранней стадии. Исследование еще не продемонстрировало полноценный хлор-ионный аккумулятор, а создало перспективную платформу электролита для поддержки будущей разработки аккумуляторов. Докторант, участвовавший в исследовании, Цзинсян Чэн (Jingxiang Cheng), заявил, что исследовательская группа изучает новые направления в области аккумуляторов, надеясь использовать эту платформу для дальнейшего построения большего количества возможностей. Банерджи указал, что цель проекта — заложить основу для фундаментальных исследований и более устойчивых аккумуляторных технологий, чтобы в будущем они могли поддерживать крупномасштабное хранение энергии.

Исследователи выразили благодарность Канадскому источнику света (CLS) и его линии VLS-PGM за техническую поддержку, которая предоставила необходимые средства измерения для понимания поведения материалов на атомном уровне. Результаты исследования были опубликованы в журнале ACS Applied Energy Materials.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com