Idee Strălucitoare: Vopseaua Strălucitoare Ar Putea Alimenta Mașinile

{h1}

Dacă lumea într-o zi va observa un avânt al automobilelor electrice și al energiei regenerabile, oamenii vor avea nevoie de baterii mai eficiente decât sunt disponibile în prezent. Acum, cercetătorii spun că un colorant strălucitor în întuneric folosit pentru a urmări substanțele chimice din celule ar putea oferi o soluție.

Dacă lumea într-o zi va observa un avânt al automobilelor electrice și al energiei regenerabile, oamenii vor avea nevoie de baterii mai eficiente decât sunt disponibile în prezent. Acum, cercetătorii spun că un colorant strălucitor în întuneric folosit pentru a urmări substanțele chimice din celule ar putea oferi o soluție.

Produsul chimic este bor-dipirrometen, altfel cunoscut sub numele de BODIPY, și constă dintr-un set de inele de carbon legate la un atom de bor și doi atomi de fluor. BODIPY strălucește sub lumină „neagră”. Cercetătorii în domeniul chimiei îl folosesc ca marker pentru a vedea reacțiile sau pentru a identifica locul în care sistemele biologice preiau alte substanțe, cum ar fi cadmiul.

În noul studiu, o echipă de chimiști de la Universitatea de la Buffalo a testat abilitățile de generare a energiei BODIPY cu un tip special de baterie numit baterie de reducere a oxidării (sau redox). Cercetatorii au descoperit ca cantitati mici de colorant adaugate la o solutie de acetonitril ar putea face o baterie care poate fi incarcata si reincarcata de 100 de ori fara a-si pierde capacitatea de a stoca energie eficient. [Top 10 invenții care au schimbat lumea]

Într-o baterie reîncărcabilă obișnuită, cum ar fi cele cu litiu-ion utilizate în computere și telefoane, schimbările în chimia bateriei sunt într-o stare solidă și este mai greu să curgă sarcinile electrice. Bateriile cu ioni de litiu folosesc litiu ca purtător de încărcare; litiu renunță la electroni și trece de la electrodul negativ la cel pozitiv.

De obicei, o baterie are carbon și oxid de litiu în ea și ambele sunt solide (de aici termenul „stare solidă”), astfel încât substanța bateriei trebuie să fie suficient de poroasă pentru ca ionii de litiu să poată trece cu ușurință. Între stratul de litiu și carbon este un electrolit lichid pentru a transporta încărcările (de obicei nu este apă, iar substanța chimică variază în funcție de diverși producători). Problema este că, după cicluri de încărcare repetate, electrozii din interiorul bateriei se pot degrada, deoarece reacționează cu celelalte substanțe chimice din baterie.

Cercetătorii arată că colorantul BODIPY are proprietăți chimice interesante care ar putea face din acesta un material ideal pentru utilizarea în baterii reîncărcabile pe scară largă.

Cercetătorii arată că colorantul BODIPY are proprietăți chimice interesante care ar putea face din acesta un material ideal pentru utilizarea în baterii reîncărcabile pe scară largă.

Construirea unei baterii mai bune

Tim Cook, un profesor asistent de chimie la Universitatea de la Buffalo și autorul principal al noului studiu, a declarat la WordsSideKick.com că echipa sa a combinat două abordări diferite. Prima implică utilizarea unei baterii redox, (redox este scurt pentru oxidarea de reducere), care constă din două camere de lichid ținute separate de o membrană. În acest sistem, lichidele sunt electroliții care înconjoară terminalele pozitive și negative, iar cu această configurare, este necesar doar să găsiți ceva care să se dizolve în lichid și să elibereze electroni.

"Dacă suportul de încărcare este în soluție, nu are problema pe care o au alte baterii atunci când [electrodul] se cristalizează", ceea ce se întâmplă cu unele baterii cu litiu-ion, a spus Cook.

Al doilea pas a fost găsirea unei substanțe care s-ar putea dizolva în lichid și transporta electroni. Cercetătorii au descoperit că BODIPY a fost un purtător de electroni foarte eficient; ambele renunță și preia cu ușurință electronii, a spus Cook. Aceasta înseamnă că substanța strălucitoare în întuneric este mai eficientă la furnizarea de energie.

Această baterie redox poate fi o opțiune mai sigură decât bateriile cu ioni de litiu, care uneori ia foc. Acest lucru se întâmplă deoarece litiul din ele este ionizat, ceea ce înseamnă că a renunțat la un electron. Acest lucru face ca elementul să fie foarte reactiv cu oxigenul din apă, inclusiv umiditatea din aer, formând oxid de litiu și eliberând hidrogen.

„Ceea ce ați rămas este doi hidrogeni ionizați care au fost atașați de apă și avem două litii care au renunțat la electroni pentru a se uni cu apa, iar această reacție dă foc foarte mult”, a spus Cook.

Hidrogenul care poate arde dacă o scânteie o lovește sau substanțele chimice utilizate pentru electrolit pot reacționa cu aerul. (Litiu în sine este atât de reactiv, încât o demonstrație populară la orele de chimie este să lase litiu în apă pentru a-l urmări să buleze și să genereze hidrogen.)

Opțiune mai sigură?

Atunci când bateriile cu ioni de litiu se aprind, este de obicei deoarece carcasa bateriei se crăpă, expunând interiorul aerului sau pentru că membranele care separă speciile chimice din interiorul bateriei se deteriorează, permițând reacții în interiorul bateriei. Aceste reacții generează gaze, căldură și, uneori, foc. [9 Moduri ciudate Dispozitivul tău tehnic te poate răni]

"O baterie bazată pe [litiu] are multă energie, iar dacă există defecțiuni mecanice, cum ar fi ruperea separatorului de membrană, bateria se va descărca deodată, creând o cantitate extraordinară de căldură", a spus Cook.

Recent, Samsung a emis o reamintire a smartphone-urilor sale Galaxy Note 7 din cauza bateriilor defecte care, în unele cazuri, explodau sau incendiau. Aceste probleme de baterie ar putea apărea în orice sistem de baterii care depinde de ioni de litiu, au spus cercetătorii.

Lichidul dintr-o baterie redox este în schimb depozitat în rezervoare și poate fi reciclat prin volumul bateriei. În cele din urmă, chiar și bateriile redox se degradează, dar o alimentare cu lichid proaspăt poate permite utilizarea lor din nou, potrivit studiului.

Aici, pe Pământ

Cook a spus că tehnologia a fost dezvoltată inițial la NASA pentru sondele spațiale, dar agenția a găsit în cele din urmă soluții mai bune pentru baterii pentru nave spațiale. Cu toate acestea, bateriile redox ar putea fi utile pentru mai multe aplicații Earthbound, au spus cercetătorii. Și în timp ce lichidul bateriilor redox se poate oxida, acetonitrilul folosit de echipa lui Cook nu va arde, au spus oamenii de știință.

Cook a adăugat că este important de menționat că testele sale pe baterie au fost făcute doar pe sisteme de masă, producând doar câteva volți. Dar a fost nevoie de concentrații mici de BODIPY pentru a obține rezultate, a spus el. Dezavantajul este că, de obicei, bateriile redox trebuie să fie mai mari, deoarece densitatea lor de energie este mai mică, așa că șansele vor fi mai utile pentru stocarea unor cantități mari de energie în case și mașini în loc de telefoane, a spus Cook.

Aproximativ 1.320 de galoane (5.000 litri) folosind amestecul chimic curent al lui Cook ar putea alimenta o casă. Aceasta ar însemna o baterie de dimensiunea unei fose septice pentru o casă cu patru dormitoare. Cook se gândește că, cu unele lucrări asupra concentrației de BODIPY, el poate ridica volumul necesar până la aproximativ 175 de galoane (660 litri), cam de dimensiunea unui frigider sau a unui rezervor de pește mare, a spus el.

Între timp, nevoia de baterii eficiente în locuințe s-ar putea să nu fie atât de departe în viitor, dacă energia regenerabilă continuă să câștige. "Nu aveam nevoie de stocare de energie pe scară medie până la mare", a spus Cook. "Acum, în ultimul deceniu, bateriile cu flux [devin] devenind [un] domeniu popular de studiu."

Cercetarea a fost publicată în data de 16 noiembrie în revista ChemSusChem.

Poveste originală despre știința în direct.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


„Macho” Tipii Acceptă Mai Mult Sexul Sigur
„Macho” Tipii Acceptă Mai Mult Sexul Sigur

Evoluția Nu Poate Merge Înapoi
Evoluția Nu Poate Merge Înapoi

Primul Caz American De Boală Chagas De La Mamă La Copil Raportat
Primul Caz American De Boală Chagas De La Mamă La Copil Raportat

Dispozitivul Purifică Aerul Și Creează Energie În Același Timp
Dispozitivul Purifică Aerul Și Creează Energie În Același Timp

Howard Menger Și Contacte Ozn
Howard Menger Și Contacte Ozn


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com