Kínai kutatók új módszert fejlesztettek ki a lítium-kén akkumulátorok teljesítményének jelentős javítására, ami áttörést jelenthet a pilóta nélküli légi járművek (UAV-ok) számára, hogy egyetlen töltéssel sokkal messzebbre repüljenek.
A Nature folyóiratban megjelent legújabb kutatás új utakat nyit a tartósabb és erősebb akkumulátorok felé az alacsony magasságú repülésben és számos más alkalmazásban.
Jelenleg a legtöbb hagyományos pilóta nélküli repülőgép lítium-ion akkumulátorokat használ, amelyek közelednek az energiasűrűségük határához. Ezeknek az akkumulátoroknak az energiasűrűsége – az egységnyi súlyra jutó tárolt elektromos energia mennyisége – jellemzően 300 wattóra/kg alatt van, ami „hatótávolság-problémákhoz” vezet, amelyek korlátozzák a repülési időt.
A lítium-kén akkumulátorokat ígéretes alternatívának tekintik elméletileg magas energiasűrűségük, valamint a kén bősége és alacsony költsége miatt.
A gyakorlatban azonban ez a fajta akkumulátor komoly akadályba ütközik, mivel töltés és kisütés során a kén összetett kémiai folyamaton megy keresztül, amely számos oldott köztiterméket eredményez.
Ezek a köztitermékek hajlamosak kifelé diffundálni, lelassítva a reakciókat és energiát pazarolva.
A Tsinghua International Graduate School Shenzhen (Tsinghua SIGS) által vezetett kutatócsoport egy újszerű megoldást javasolt egy "köztes prekurzor" beépítésével az elektrokémiai kénezési folyamatba.
Az iskola kutatója, Chu Quang Man így magyarázta: „Képzeljük el úgy, mint egy speciális adalékanyagot, amely »szunnyad« az akkumulátorban, amíg szükség nem lesz rá. Amikor a kénreakció megkezdődik, ez az adalékanyag »felébred« közvetlenül a reakcióhelyen, és elkezd működni.”
Elmondása szerint aktiváláskor ez a molekula az oldott köztitermékekhez kötődik, és megakadályozza, hogy azok elsodródjanak. Segít „gyorssávok” létrehozásában is az elektromos reakciók számára, így az egész folyamat sokkal simább és hatékonyabb lesz.
A kutatócsoport molekuláris szinten is újratervezte a reakcióhálózatot. Az újonnan kifejlesztett molekula 75%-kal csökkenti az akkumulátor belső ellenállását a hagyományos kialakításokhoz képest.
A tesztek során az új akkumulátortípus 800 töltési-kisütési cikluson keresztül stabilan teljesített, kapacitásának közel 82%-át megőrizve.
Ami még ennél is fontosabb, a kutatócsoport egy praktikus, zsebméretű akkumulátor prototípust épített, amelynek energiasűrűsége 549 wattóra/kg, ami majdnem kétszerese a jelenleg a pilóta nélküli repülőgépekben használt számos szabványos akkumulátorénak. Ennek jelentős következményei vannak a pilóta nélküli repülőgépekre nézve – a nagyobb energiasűrűség hosszabb repülési időt, nagyobb hasznos terhet és szélesebb működési hatótávolságot jelent.
A kutatócsoport úgy véli, hogy ez a molekuláris tervezési stratégia más területekre is kiterjeszthető, beleértve az áramlási akkumulátorokat, a lítium-fém akkumulátorokat és akár a közvetlen akkumulátor-újrahasznosítási folyamatokat is.
Forrás: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp
Hozzászólás (0)