ارتقای باتری‌های لیتیومی با هیدروژن

تحقیقات جدید آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور نشان می‌دهد واکنش هیدروژن در بهبود عملکرد باتری‌های لیتیوم به میزان 40 درصد موثر است.



به گزارش سرویس علمی ایسنا، محققان دریافتند که هیدروژن به میزان زیادی در بهبود ظرفیت و قابلیت رسانایی باتری‌های لیتیوم و همچنین در افزایش عمر بیشتر باتری‌ها موثر است. این تحقیق همچنین می‌تواند راه را برای ذخیره سازی بهتر گزینه‌های انرژی از جمله خود هیدروژن هموار سازد.

پیشرفت‌های جدید حول ارتقای آند‌های نانوفوم گرافن باتری‌های لیتیومی یونی با هیدروژن می‌گردد.

مواد گرافن در تولیدات تجاری برای مصارف گوناگون از جمله بسیاری از انواع دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی مانند باتری‌های لیتیومی یونی ثمربخش هستند. شایع ترین نوع آن، نانو فوم گرافن سه‌بعدی است که در بسیاری از انواع رسانه‌های ذخیره‌سازی مواد شیمیایی والکتریکی از جمله مخزن‌های هیدروژن، ابرخازن‌ها، جاذب‌های انرژی و باتری‌های لیتیومی استفاده می‌شود.

آن‌ها همچنین در سیستم‌های تصفیه، عایق و آب شیرین‌کن استفاده می‌شوند. دانشمندان بر این باورند که همه اینها می تواند از طریق این تحقیق بهبود یابد.

هیدروژن اتمی در تولید گرافن به صورت پسماند باقی می‌ماند، اما نقش آن در برنامه‌های ذخیره‌سازی الکتریکی هرگز به خوبی آنچه قبلا تصور می‌شد نیست.

جاذب‌های هیدروژن به تاثیرگذای بر ساختار گرافن معروف هستند و همچنین باور عمومی بر این است که گرافنی که فاقد آلاینده‌های هیدروژن باشد، رسانا نیست و در واقع در مقابله با نیازهای باتری مانند یک عایق عمل می‌کند.

هدف آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، درک چگونگی تعامل هیدروژن با گرافن در طول تولید است واینکه چگونه می‌توان آن را به منظور بهبود کیفیت گرافن برای رسانه‌های ذخیره‌سازی، دستکاری کرد.

آزمایش این گروه در رابطه با درمان گرافن با هیدروژن در دمای پایین است. نقایص موجود در گرافن که توسط هیدروژن صورت می‌پذیرد، باعث ایجاد دهانه‌های کوچک می‌شود و اجازه می‌دهد که لیتیوم آسان‌تر نفوذ کند. در یک باتری لیتیومی یونی، این امر به بهبود حمل و نقل قدرت باتری و همچنین ویژگی های جذب قدرت کمک می‌کند. علاوه بر این، به این دلیل که لیتیوم به راحتی می‌تواند به نزدیکی لبه‌های مواد گرافن متصل شود، به لطف اثرات هیدروژن، ظرفیت کلی بهبود یافته است.

مولفان این پژوهش خاطر نشان کردند که آزمایشات آنها نمی‌تواند پاسخگوی برخی از سوالات کلیدی ، مانند چگونگی بهینه‌سازی تراکم نقص و تعیین بهترین روش برای ترکیب هیدروژن در مواد گرافن برای رسیدن به چگالی انرژی بالاتر در باتری‌های لیتیومی یون باشند و پژوهش‌های بیشتری برای ادامه این تحقیق برنامه ریزی شده است.

مقاله این پژوهش در مجله Nature Scientific Reports منتشر شد.

منبع :