راهکار جدید محققان ایرانی و کره‌ای برای افزایش شارژپذیری باتری‌های لیتیومی
تاریخ انتشار: ۱۰ مهر ۱۳۹۷ | کد خبر: ۲۰۸۷۶۷۴۹
دانش > فناوری - ایسنا نوشت: پژوهشگران دانشگاه‌های تهران با همکاری محققانی از کره جنوبی اقدام به بهبود نوعی آند نانوساختار کردند که این راهکار موجب افزایش قابل‌توجه ظرفیت شارژپذیری باتری‌های لیتیومی می‌شود.
جامعه مدرن امروزی به منظور به حداقل رساندن آلودگی‌های زیست‌محیطی، در فاز گذر از سوخت‌های پایه کربنی و جایگزینی آنها با انرژی‌های پاک قرار دارد.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
دراین‌بین، باتری‌های قابل شارژ تجهیزاتی هستند که قادرند این وظیفه را به‌خوبی انجام دهند. بر این اساس محققان دانشگاه تهران با همکاری پژوهشگرانی از کشور کره جنوبی در پروژه مشترکی که اجرایی کردند، راهکاری برای بهینه سازی آندها با استفاده از فناوری نانو ارائه کردند.
صفا حقیقت شیشوان، مجری طرح با اشاره به پیشرفت‌های صورت گرفته در باتری‌های لیتیوم-یون و سدیم-یون گفت: از این رو هدف ما از انجام این پژوهش افزایش ظرفیت این نوع باتری‌ها و توسعه آنها برای کاربردهای متنوع از جمله خودروهای الکتریکی بوده است.
وی ادامه داد: آندهای نانوساختار بهینه‌شده در این طرح، ظرفیت و طول عمر باتری‌های لیتیوم-یون و سدیم-یون را افزایش می‌دهند. همچنین به دلیل استفاده از روشی آسان در تولید این آندها، هزینه تولید نهایی باتری کاهش می‌یابد.
این محقق اضافه کرد: به دلیل پایین بودن ظرفیت تئوری گرافیت در باتری‌های لیتیم-یون تجاری کنونی و همچنین گستردگی استفاده از این نوع باتری‌ها مانند تلفن همراه و لپ‌تاپ، استفاده از گزینه‌های جدید به عنوان الکترود آند باتری‌های لیتیوم-یون ضروری به نظر می‌رسد. ازاین‌رو، تحقیقات گسترده‌ای در کشورهای پیشرفته در این زمینه صورت گرفته است.
به گفته مجری طرح عناصری مانند "سیلیسیم"، "فسفر"، "قلع" و "ژرمانیم" می‌توانند جایگزین‌های خوبی برای گرافیت باشند. فسفر سیاه به دلیل دارا بودن خواص جذابی مانند ظرفیت بالا، هدایت الکتریکی قابل‌قبول، قیمت مناسب و ساختار لایه‌ای شبیه گرافیت می‌تواند یکی از گزینه‌های جذاب برای این منظور به شمار رود.
حقیقت شیشوان در خصوص نتایج حاصل از این پژوهش گفت: فسفر به‌طور ذاتی دارای خاصیت آب‌گریزی است و در این پژوهش با به‌کارگیری یک استراتژی بسیار ساده، سطح بیرونی فسفر را تا حدودی دارای خاصیت آب‌دوستی کردیم. این خاصیت موجب شد پیوندهای شیمیایی محکمی بین فسفر، نانولوله‌های کربنی و چسب‌ها ایجاد شود و متعاقب آن تغییر حجم شدید فسفر حین چرخه‌های شارژ و تخلیه که به 300 تا 500 درصد می‌رسد، شدیدا محدود شود.
وی ادامه داد: این بهینه‌سازی موجب شد تا نیم سل لیتیوم-یون بیش از 400 سیکل (پنج ماه) و نیم سل سدیم-یون بیش از 200 سیکل در چگالی جریان 500 میلی‌آمپر بر گرم با پایداری بالا و ظرفیت تخلیه بسیار عالی کار کند.
این پروژه از سوی صفا حقیقت شیشوان و محبوبه نظریان سامانی از دانشجویان مقطع دکتری دانشگاه یانسی کره جنوبی و پروفسور سید فرشید کاشانی بزرگ عضو هیأت علمی و دکتر مسعود نظریان سامانی محقق دانشگاه تهران اجرایی و نتایج آن در Journal of Materials Chemistry A با ضریب تأثیر 9.931 به چاپ رسیده است.
5656
کلید واژه‌ها : باتری - باتری لیتیوم - نانوفناوری -منبع: خبرآنلاین
کلیدواژه: باتری باتری لیتیوم نانوفناوری
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.khabaronline.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرآنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۰۸۷۶۷۴۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دردسرهای افزایش بیش‌ازحد انرژی‌های تجدیدپذیر برای آینده
بهره‌وری انرژی برای آینده‌ای پایدار حیاتی است، با این حال افزایش بیش‌ازحد استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بدون وجود زیرساخت‌های کارآمد و مدیریت مصرف، جهان را با مشکلات بسیار مواجه می‌کند.
به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، اتلاف انرژی یک مشکل بزرگ است و حدود سه‌چهارم انرژی جهانی به دلیل سیستم‌ها یا زیرساخت‌های ناکارآمد و رفتارهای مصرف نادرست هدر می‌رود. بهره‌وری انرژی اغلب به نفع افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر نادیده گرفته می‌شود، حال آن‌که بهبود آن و کاهش اتلاف انرژی می‌تواند انتشار کربن را پایین آورد، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند و بار تولید انرژی سبز را کاهش دهد. از آنجا که دولت‌ها بر توسعه ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر خود تمرکز می‌کنند، بسیاری از آنها یک عنصر حیاتی برای تقویت امنیت انرژی پاک یعنی مدیریت زباله‌های انرژی را نادیده می‌گیرند.
دردسرهای افزایش اتکا به انرژی‌های تجدیدپذیرکشورها در سراسر جهان باید سیستم‌های موجود خود را اصلاح کنند تا اطمینان حاصل شود که انرژی در حمل‌ونقل و استفاده از بین نمی‌رود و شبکه‌های برق آماده پذیرایی از پروژه‌های انرژی پاک جدید می‌شوند که انتظار می‌رود طی دهه‌های آینده ارائه شوند.
این توسعه نیازمند تمرکز بیشتر بر کاهش اتلاف انرژی به جای افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر است، زیرا جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر بدون توجه به کارآمدی و کاهش مصرف در عمل بی‌فایده خواهد بود. یکی از موارد مشکل‌ساز در این زمینه برای اروپا، عرضه بیش از حد پنل‌های خورشیدی از چین به‌دنبال افزایش اهداف ظرفیت انرژی خورشیدی خود توسط دولت‌ها است.
چین در تولید مقادیر زیادی پنل با هزینه کم بسیار موفق بوده است. این امر به تولید بسیار کمتر پنل‌های خورشیدی در مناطق گران‌تر مانند اروپا و اتکای بیشتر به چین برای تهیه پنل‌های خورشیدی در سراسر جهان منجر شده و رقابت تولیدکنندگان داخلی را با مشکل مواجه کرده است. به این ترتیب دولت‌ها به فکر وضع تعرفه‌هایی بر صادرات انرژی‌های تجدیدپذیر چین هستند که به زودی به ایالات متحده نیز راه پیدا خواهد کرد.
انتظار می‌رود چین مقادیر زیادی پنل‌های خورشیدی را به کشورهای سراسر جهان بفروشد و به آنها امکان توسعه پروژه‌های انرژی خورشیدی کم‌هزینه را بدهد. این امر نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر در فناوری انرژی خورشیدی است، با این حال می‌تواند منجر به اتکای بیش از حد به افزایش ظرفیت به جای بهبود کارایی در تمام منابع انرژی و کاهش مصرف انرژی شود.
بهره‌وری انرژی از لحاظ تاریخی بیشترین سهم را در کاهش گازهای گلخانه‌ای به ارمغان آورده است. معرفی مجدد آن برای عصر انرژی‌های تجدیدپذیر و دستیابی به اهداف کربن‌صفر خالص تا سال ۲۰۵۰، بشر را قادر می‌سازد تا به این روند ادامه دهد.
برخورداری از شانس مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی و پای‌بندی به توافق‌نامه پاریس در سال ۲۰۱۵ برای رسیدن به هدف کربن‌صفر خالص و حفظ گرمایش جهانی به زیر ۱.۵ درجه سانتی‌گراد، نیازمند بهره‌وری انرژی است. بهره‌وری انرژی می‌تواند یک‌سوم صرفه‌جویی کربن مورد نیاز را تا رسیدن به کربن‌صفر خالص تأمین کند و با برق‌رسانی هرچه بیشتر سیستم انرژی خود، ایجاد انعطاف‌پذیری در عرضه، تقاضا و ذخیره‌سازی انرژی و استفاده مجدد از گرمای اتلاف‌شده، کارایی انرژی را افزایش می‌دهد.
مهندسی سیستم انرژی آینده نشان می‌دهد که اتحادیه اروپا و بریتانیا ممکن است بتوانند با به حداکثر رساندن پتانسیل تقاضا، هزینه‌های اجتماعی سالانه ۱۱.۲ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۳۰ و ۱۶.۶ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۵۰ کاهش دهند. این انعطاف‌پذیری به این مناطق کمک می‌کند تا انتشار گاز کربن‌دی‌اکسید خود را تا حدود ۴۰ میلیون تن کاهش دهند و تولید برق از گاز طبیعی را به میزان ۱۰۶ تراوات ساعت یا حدود یک‌پنجم مصرف گاز طبیعی اتحادیه اروپا برای تولید برق نسبت به سال ۲۰۲۲ کاهش دهد. انتقال از سوخت‌های فسیلی به یک سیستم کاملاً الکتریکی می‌تواند تا ۴۰ درصد از مصرف انرژی نهایی را کاهش دهد.
بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهوراطمینان از بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهور نیز بسیار مهم است. بازار هیدروژن با سرعتی بالا در حال رشد است، زیرا دولت‌ها و شرکت‌ها در سراسر جهان به دنبال جایگزین‌های سوخت پاک‌تر برای نیرو دادن به صنایعی مانند تولید و هوانوردی هستند. تبدیل انرژی تجدیدپذیر به هیدروژن از طریق الکترولیز به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد که بسیاری معتقدند بهتر است به‌طور مستقیم به‌عنوان برق مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین جهان باید فناوری‌های الکترولیز با راندمان بالا را برای بهبود فرآیند تبدیل و تمرکز بر کاهش تقاضا برای هیدروژن توسعه دهد. به این ترتیب یکپارچه‌سازی استراتژیک بخش‌هایی که گرمای اضافی را برای کاهش تقاضای انرژی و افزایش کارایی به کار می‌برند، ممکن و ضروری است.
تا پایان دهه تا ۵۳ درصد از انرژی ورودی جهانی به‌عنوان گرمای اضافی هدر می‌رود، اما این گرما می‌تواند برای تأمین انرژی ماشین‌آلات و همچنین گرمایش ساختمان‌ها و آب استفاده می‌شود.
سیستم‌های انرژی موجود در سطح جهانی بسیار ناکارآمد هستند و تقاضای انرژی در جهان همچنان در حال افزایش است. بنابراین، دولت‌ها در تلاش هستند تا به سرعت منابع انرژی موجود را با انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین کنند تا از تلاش‌های کربن‌زدایی حمایت کنند. در این میان برای کاهش ناکارآمدی‌ها و مهار مصرف غیرضروری انرژی، کار چندانی انجام نمی‌شود. بهبود بهره‌وری انرژی و کاهش استفاده بیش از حد به کاهش انتشار کربن و همچنین کاهش بار دولت‌هایی که به دنبال افزایش تولید انرژی سبز با سرعتی ناپایدار هستند، کمک می‌کند.
کد خبر 748687
علت فوت پزشک متخصص در استان فارس در دست بررسی است