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I Ricercatori Esplorano il Meccanismo della Reazione della Batteria dell'Litio-Aria Facendo Uso di Microscopia del Fotoelettrone dei Raggi X

Published on October 8, 2012 at 6:54 AM

Esattamente che cosa va batterie dell'litio-aria avanzate interno mentre si caricano e lo scarico è stato sempre impossible da osservare direttamente. Ora, una nuova tecnica sviluppata dalle promesse dei ricercatori del MIT cambiare quello, permettendo studio su questa attività elettrochimica come accade.

Una batteria semi conduttrice dell'litio-aria (evidenziata in arancia) è posizionata dentro una camera di prova alla Sorgente Luminosa Avanzata (ALS) al Laboratorio Nazionale di Lawrence Berkeley, in preparazione della sua prova facendo uso di microscopia del fotoelettrone dei Raggi X (cortesia di immagine di Eva Mutoro e di Ethan Crumlin, ALS)

La ricerca è stata pubblicata appena nei Rapporti Scientifici del giornale.

Le reazioni che hanno luogo dentro una batteria convenzionale dell'litio-aria sono complesse, dice il Shao-Clacson di Yang, il Professore Associato di Gail E. Kendall dell'Ingegneria Meccanica e Scienza ed Assistenza Tecnica dei Materiali, che era l'autore senior del documento. “Abbiamo messo a fuoco sullo scoprirla che cosa realmente accade durante caricarsi e lo scarico,„ diciamo. Fare quello ha richiesto l'uso di un genere dello speciale di illuminazione ad alta intensità dei Raggi X ad uno di soltanto due impianti nel mondo capace della produzione deun tal esperimento: la Sorgente Luminosa Avanzata (ALS) al Laboratorio Nazionale di Lawrence Berkeley (LBNL) in California.

Che la funzione ha permesso di studiare le reazioni elettrochimiche che hanno luogo alla superficie degli elettrodi e di mostrare le reazioni fra litio ed ossigeno come la tensione applicata alla cella è stato cambiato.

Le prove hanno usato una versione semi conduttrice novella di una batteria dell'litio-aria permessa via collaborazione con Nancy Dudney ed i colleghi al Laboratorio Nazionale di Oak Ridge (ORNL), Shao-Clacson dice. Nel scaricare, tali batterie assorbono alcuni ioni del litio per convertire l'ossigeno in perossido del litio. Facendo Uso di ALS, Yi-Chun LU, un postdoc nel laboratorio dei Shao-Clacson e Ethan Crumlin, che ha conseguito il suo dottorato dal MIT questo anno ed è ora un postdoc a LBNL, potevano produrre gli spettri dettagliati di come la reazione spiega ed indicano che questa reazione è reversibile sulle superfici dell'ossido di metallo. La LU e Crumlin erano gli autori principali di nuova pubblicazione.

Una mancanza di comprensione di come il litio reagisce con ossigeno ha ostacolato lo sviluppo delle batterie pratiche dell'litio-aria, gli autori dice - ma questo tipo di offerte della batteria la prospettiva di memorizzazione delle fino a quattro volte più energia come odierni Accumulatori liti-ione per un peso dato e così potrebbe essere un tasto permettendo alla tecnologia per immagazzinamento dell'energia, tra altri usi. La Maggior Parte delle batterie attuali dell'litio-aria soffrono dalle grandi perdite di energia durante caricarsi e lo scarico ed hanno non potute sostenere con successo i cicli ripetuti.

Facendo Uso del ALS, Crumlin dice, “permette all'indagine su una grande selezione degli studi elettrochimici nelle condizioni ambientali reali, compreso lo studio di abilità… la chimica di superficie della nostra cella semi conduttrice specialmente progettata del diossido del litio.„

Questo nuovo metodo per lo studio delle reazioni di tali batterie ha potuto aiutare dettagliatamente i ricercatori nella loro ricerca a progettare le migliori batterie. Tali batterie dell'litio-aria di miglioramenti, il Shao-Clacson dice, potrebbero potenzialmente migliorare il risparmio di temi di andata e ritorno (conservazione di energia fra la tassa e lo scarico) e la vita di ciclo (la capacità di caricare e scaricare una batteria molte volte).

Questo studio ha indicato che usando gli ossidi metallici come l'elettrodo di ossigeno potrebbe potenzialmente permettere ad una batteria dell'litio-aria di mantenere la sua prestazione sopra molti cicli di funzionamento. L'unità utilizzata in questo studio è stata progettata puramente per la ricerca, non come progettazione pratica della batteria in sé; se ripiegato in una cella reale, la LU dice, tali progettazioni potrebbero notevolmente migliorare la longevità delle batterie dell'litio-aria.

Il metodo d'osservazione questo gruppo sviluppato potrebbe avere implicazioni per lo studio delle reazioni molto al di là delle batterie dell'litio-aria, il Shao-Clacson dice. Questa ricerca, dice, “indica un nuovo paradigma di studio dei meccanismi della reazione per immagazzinamento dell'energia elettrochimico. Possiamo usare questa tecnica per studiare tantissime reazioni,„ dice. “Permette che noi esaminiamo tantissimi trattamenti energetici elettrochimici differenti.„

Bruno Scorsati, il professor di chimica all'Università di Sapienza di Roma, dice che questo lavoro è “un romanzo e un approccio sofisticato.„ Scorsati aggiunge che questa ricerca traccia “un passo avanti nel progresso della scienza e tecnologia di questi sistemi di memorizzazione di super-alto-energia.„

Sorgente: http://web.mit.edu

Last Update: 8. October 2012 08:26

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