Väikeste purunemistega tsinkrakud. Kõrge energiatihedus ja tuhanded töötsüklid
Liitiumioonakud on energia salvestamise absoluutne standard ja etalon. Kuid teadlased otsivad pidevalt elemente, mis tagavad vähemalt sarnase jõudluse palju madalamate tootmiskuludega. Üks paljutõotav element on tsink (Zn).
Zn-x akud on ja tulevad väga odavad. Neile tuleb lihtsalt maksta.
Tsingi leiukohad on laiali üle maailma, leiame neid ka Poolast – ühiskonnana ekspluateerisime neid 2020. (!) sajandist kuni 12,9 aasta lõpuni. Tsink on odav metall ja seda on lihtsam hankida kui liitiumi, kuna see on kasulik tööstuses, ülemaailmne toodang on miljonites (2019 miljonit 82-st), mitte kümnetes tuhandetes tonnides (2020 tuhat XNUMX-s), nagu eeldatakse. koht kirjas. Lisaks on tsink olnud rakkude aluseks alates XNUMX sajandist ja seda kasutatakse siiani ühekordselt kasutatavates rakkudes (näiteks tsinkoksiidil ja mangaanil põhinevad leeliselised rakud).
Probleem on selles, et tsinkelemendid töötaksid isegi paarsada tsüklit, säilitades samal ajal kavandatud võimsuse.. Tsingianoodi aku laadimisprotsess põhjustab metalliaatomite ebaregulaarset sadestumist elektroodile, mida me tunneme dendriitide kasvuna. Dendriidid kasvavad, kuni nad läbistavad separaatorid, jõuavad teise elektroodini, põhjustavad lühise ja põhjustavad rakusurma.
2021. aasta mais avaldati teadusartikkel, mis kirjeldas raku käitumist fluorisooladega rikastatud elektrolüüdiga. Soolad reageerisid anoodi pinnal tsingiga, moodustades tsinkfluoriidi. Ühendikiht oli ioone läbilaskev, kuid blokeeris dendriidid.. Selliselt kaitstud element aga ei tahtnud tegelikult laengut tagastada (tal oli kõrge sisetakistus, allikas).
Võimalikku viisi selle reaktsioonivõime suurendamiseks kirjeldatakse teises uurimuses, mis käsitleb vasel, fosforil ja väävlil põhinevaid tsinkelemendi katoode. Efektid? Kui tavaline tsinkelement annab energiatiheduse kuni 0,075 kWh/kg, siis uusimad tsinkõhuelemendid uute katoodidega lubadus 0,46 kWh/kg. Erinevalt varasematest Zn-air elementidest, mis olid tavaliselt ühekordselt kasutatavad, peaksid need kestma tuhandeid töötsükleid, ehk sobib tööstuslikeks rakendusteks (allikas).
Kui kõiki avastusi saaks kombineerida, valideerida ja tootmist suurendada, võiksid tsinkelemendid olla tulevikus odava energia salvestamise aluseks.
Foto ava: korduvkasutatav tsinkpatarei ("leelispatarei"). Olenevalt tühjendussügavusest talub see mitut kuni mitusada töötsüklit (c) Lukas A CZE
Toimetaja märkus www.elektrowoz.pl: Ingliskeelses kirjanduses nimetatakse tsink-õhkelemente kütuseelementideks, kuna need võtavad õhust hapnikku. Meie seisukohalt ei ole tegelikult vahet, kas protsess on pöörduv, st rakke saab laadida ja tühjendada mitu korda.
See võib teile huvi pakkuda:
