طهي حرفيًا بطارية EV جديدة ذات مدى أطول

2023 مؤلف: Isabella Ferguson | [email protected]. آخر تعديل: 2023-11-26 12:44

لا حقا. لقد قاموا حرفيًا بطهي بطارية السيارة الكهربائية الجديدة هذه من نشاء الذرة. وضع فريق من الباحثين في المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا أنفسهم على مهمة استبدال الجرافيت في بطارية EV ، وكانت الإجابة بسيطة (تقريبًا) مثل تشغيل الشواية في الفناء الخلفي. بالنسبة لنقاط المكافآت ، تقدم البطارية الجديدة أيضًا موادًا بيولوجية أكثر استدامة في سلسلة التوريد للمركبات الكهربائية.

طهي الباحثون بديلاً قائمًا على الذرة للجرافيت في بطارية EV (KIST عبر Eurekalert).

حل لغز سلسلة إمداد بطارية EV

لكي تكون واضحًا تمامًا ، تتفوق السيارات الكهربائية على السيارات التقليدية في انبعاثات الكربون في دورة الحياة. ومع ذلك ، مع ارتفاع درجة حرارة سوق السيارات الكهربائية ، يولي مصنعو السيارات اهتمامًا أكبر لقضايا سلسلة التوريد المتعلقة بالمواد المستخدمة في البطاريات.

كان تطوير بطارية EV صديقة للبيئة على قائمة مهام وزارة الطاقة الأمريكية منذ عام 1995 على الأقل. ولأسباب اقتصادية ودفاعية وطنية ، تهتم الوكالة أيضًا بالترويج لمواد البطاريات التي يمكن إنتاجها محليًا.

يمكن أن يمثل بحث KIST الجديد خطوة كبيرة إلى الأمام في كلا الأمرين. تتضمن الدراسة تطوير بديل حيوي للجرافيت ، والذي يعد حاليًا المادة المفضلة لأنودات بطاريات الليثيوم أيون.

كبديل حيوي ، تعمل المادة الجديدة حول القضايا البيئية المتعلقة بتعدين الجرافيت.

كما أنه يحل مشكلة المصادر المحلية. تمتلك الولايات المتحدة الكثير من الذرة ، لكن تعدين الجرافيت في هذا البلد توقف بعد عام 1990 (على الرغم من أن جارتنا كندا هي أحد الموردين الرئيسيين في العالم ، بعد البرازيل وبالطبع الصين)

مواد ذات أساس حيوي لبطارية EV أفضل

بصرف النظر عن قضايا الاستدامة ، تم تسمير الجرافيت كأحد العوامل التي تحد من نطاق بطاريات المركبات الكهربائية.

ركز الباحثون على السيليكون كبديل للجرافيت ، بناءً على قدرته الفائقة على تخزين الطاقة. ومع ذلك ، فإن السيليكون وحده لا يصمد أمام متطلبات ركوب الدراجات للبطاريات القابلة لإعادة الشحن. يتمدد عند الشحن وينكمش عند التفريغ ، مما يجعل عمرًا قصيرًا وغير مستقر.

تتمثل إحدى الإستراتيجيات الناشئة في دمج السيليكون مع المواد الأخرى ، وهنا يأتي دور بحث KIST الجديد.

وباستخدام "عملية حرارية بسيطة تستخدم في قلي الطعام" ، قام الفريق بإذابة نشا الذرة في الماء ، وخلطها بالزيت والسيليكون ، ثم قاموا بتسخين الخليط.

ثبتت العملية كرات كربون بحجم الميكرون بإحكام حول السيليكون ، مع طبقة إضافية من كربون الجرافيت. تمنع الكرات السليكون من التمدد أثناء دورات الشحن ، كما أنها توفر توصيلًا أكثر كفاءة.

ينعكس ذلك في أداء البطارية الجديدة كما وصفها KIST:

أظهرت المواد المركبة التي طورها فريق البحث قدرة أكبر بأربع مرات من تلك الخاصة بمواد أنود الجرافيت (360 مللي أمبير / جرام 1 ، 530 مللي أمبير / جرام) واستبقاء السعة المستقرة لأكثر من 500 دورة. ووجد أيضًا أن المواد تمكن البطاريات من الشحن إلى أكثر من 80٪ من طاقتها في خمس دقائق فقط.

يا أطفال، لا تفعلوا هذا في المنزل

دراسة KIST الكاملة متاحة في مجلة Nano Letters. إذا كنت قد رأيته مذكورًا على مواقع ويب أخرى ولا يمكنك العثور على الرابط ، فإن القلق الآن. أمضت CleanTechnica عدة دقائق طويلة في تعقبها من أجلك.

يوجد هنا تحت عنوان "جزيئات مركّبة هجينة من السليكون والكربون النانوي / مجهرية مصنوعة من نشاء الذرة كمواد أنود لبطاريات ليثيوم أيون."

إذا كنت قد رصدت هذا الشيء حول غاز C3H6 ، فهذا هو الوقود الذي استخدموه لقلي بطارية EV الخاصة بهم.

إذا كنت تحاول ذلك في المنزل ، فلا تخطئ في C3H6 و C3H8. C3H6 هي الصيغة الكيميائية للبروبان الحلقي ، وليس البروبان. يختلف Cyclopropane قليلاً عن الغاز الصديق للشواء القديم:

يشتعل بسهولة. الأبخرة أثقل من الهواء. قد يؤدي ملامسة السائل إلى قضمة الصقيع. يمكن أن يختنق بإزاحة الهواء وله تأثير مخدر بتركيز عالٍ (كان يستخدم سابقًا كغاز مخدر). تحت التعرض المطول للحريق أو الحرارة الشديدة ، قد تنفجر الحاويات بعنف وتطلق الصواريخ.

أوووو!

على أي حال ، إذا كان كل شيء جاهزًا ، يمكنك إضافة نشا الذرة إلى القائمة المتزايدة للمواد الحيوية التي تظهر في سلسلة توريد السيارات ، جنبًا إلى جنب مع مطاط الهندباء وعظام البقر ، من بين أشياء أخرى.

في هذه الأثناء ، هنا في الولايات المتحدة ، تسعى وزارة الطاقة للحصول على السيليكون لبطاريات الليثيوم أيون من خلال - كما خمنت - اتحاد أنود السيليكون. تتواصل CleanTechnica لمعرفة ما إذا كانت الخيارات الحيوية ، سواء كانت مقلية أو غير ذلك ، موجودة في القائمة ، فابق على اتصال.

الصورة (لقطة شاشة): المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا عبر Eurekalert.org.