به گزارش ثریا - محققان دانشگاه علوم و فناوری هنگ‌کنگ(HKUST) نوع جدیدی از باتری کلسیم-یون را توسعه داده‌اند که می‌تواند با بهبود پایداری و عملکرد، فناوری لیتیوم-یون را به چالش بکشد.
این تیم این سیستم را با استفاده از الکترولیت‌های حالت شبه جامد مبتنی بر چارچوب‌های آلی کووالانسی فعال اکسایش-کاهش ساختند.
باتری‌های کلسیم-یون به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای باتری‌های لیتیوم-یون در نظر گرفته می‌شوند، زیرا کلسیم، فراوان و ارزان است.
آنها همچنین یک پنجره الکتروشیمیایی قابل مقایسه ارائه می‌دهند، اما استقرار عملی به دلیل انتقال ضعیف یون و چرخه ناپایدار متوقف شده است.
باتری‌های لیتیوم-یون بر بازار امروز تسلط دارند و به وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم‌های ذخیره‌سازی شبکه و لوازم الکترونیکی مصرفی نیرو می‌دهند. با این حال، منابع لیتیوم محدود هستند و بهبود بیشتر چگالی انرژی به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود. این امر جستجو برای شیمی باتری‌های نسل بعدی را تشدید کرده است.
سیستم‌های کلسیم-یون با یک چالش اساسی که حرکت کارآمد یون‌های +Ca2 از طریق الکترولیت در عین حفظ پایداری ساختاری در چرخه‌های شارژ و تخلیه شارژ متعدد است، روبرو هستند. بدون انتقال سریع یون، عملکرد کاهش می‌یابد و تخریب تسریع می‌شود.
حل گلوگاه یون
تیم تحقیقاتی با طراحی چارچوب‌های آلی کووالانسی غنی از کربونیل که به عنوان الکترولیت‌های شبه جامد عمل می‌کنند، به این مسئله پرداخت. این مواد کانال‌های هم‌ترازی ایجاد می‌کنند که یون‌های کلسیم را از طریق ساختار هدایت می‌کنند.
به گفته محققان، الکترولیت‌های جدید به رسانایی یونی 0.46 میلی‌زیمنس بر سانتی‌متر و قابلیت انتقال +Ca2 بیش از 0.53 در دمای اتاق دست یافتند. مطالعات تجربی و شبیه‌سازی نشان داد که یون‌های کلسیم به سرعت در امتداد گروه‌های کربونیل هم‌تراز در داخل منافذ منظم COF حرکت می‌کنند.
این طراحی مواد، تیم را قادر ساخت تا یک سلول باتری کامل کلسیم-یون را مونتاژ کند. این سیستم ظرفیت ویژه برگشت‌پذیر 155.9 میلی‌آمپر ساعت بر گرم را در 0.15 آمپر بر گرم ارائه داد. همچنین پس از ۱۰۰۰ چرخه، بیش از ۷۴.۶ درصد از ظرفیت خود را در یک آمپر بر گرم حفظ کرد.
این اعداد نشان می‌دهد که این فناوری به ویژه در کاربردهایی که پایداری و هزینه در اولویت هستند، به استفاده عملی نزدیک‌تر می‌شود.
پروفسور یونسئوب کیم(Yoonseob Kim)، دانشیار گروه مهندسی شیمی و زیست‌شناسی در HKUST گفت: تحقیقات ما پتانسیل دگرگون‌کننده باتری‌های کلسیم-یون را به عنوان جایگزینی پایدار برای فناوری لیتیوم-یون برجسته می‌کند. با بهره‌گیری از خواص منحصر به فرد چارچوب‌های آلی کووالانسی اکسایش-کاهش، گامی مهم در جهت تحقق راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی با کارایی بالا برداشته‌ایم که می‌تواند نیازهای آینده‌ای سبزتر را برآورده کند.
پیش به سوی جایگزین‌های لیتیوم
این پیشرفت یکی از بزرگترین نقاط ضعف سیستم‌های کلسیم-یون را هدف قرار می‌دهد که انتقال کند کاتیون است. این تیم با بهبود تحرک یون در عین حفظ یکپارچگی ساختاری، هم به مسئله کارایی و هم به دوام پرداخت.
الکترولیت‌های حالت شبه‌جامد همچنین مزایای ایمنی نسبت به سیستم‌های مایع ارائه می‌دهند، خطرات نشت را کاهش می‌دهند و پایداری مکانیکی را بهبود می‌بخشند. این می‌تواند این فناوری را برای وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره‌سازی در مقیاس شبکه که در آن ایمنی و عمر طولانی بسیار مهم است، جذاب کند.
این مطالعه با همکاری محققان دانشگاه شانگهای جیائو تونگ(Shanghai Jiao Tong) انجام شد.
در حالی که برای مقیاس‌بندی این فناوری و اعتبارسنجی قابلیت تجاری بلندمدت به کار بیشتری نیاز است، نتایج نشان می‌دهد که باتری‌های کلسیم-یون می‌توانند به معیارهای عملکرد رقابتی نزدیک شوند.
با شتاب گرفتن گذار جهانی انرژی، شیمی باتری فراتر از لیتیوم مورد توجه قرار گرفته است و پیشرفت‌هایی از این دست نشان می‌دهد که سیستم‌های مبتنی بر کلسیم می‌توانند بخشی از ترکیب ذخیره‌سازی انرژی آینده باشند.
این یافته‌ها در مجله Advanced Science منتشر شده است.
منبع : باتری لیتیوم - یونی
مهلت دانشجویان الزهرا(س) برای ثبت‌نام وام تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی
اعلام نتیجه اولیه آزمون سردفتری اسناد رسمی نوبت سال ۱۴۰۴
مجموعه‌رباعی «دوستش داشته باش» سروده میلاد عرفان‌پور منتشر شد
روایت زندگینامه شهید حاج اسماعیل رضایی منتشر می‌شود
۱۵ درصد مدارس کشور در برنامه بازرسی‌های دوره‌ای قرار می‌گیرند
ارائه ۸۵ طرح دانش‌آموزی در بیست‌وهشتمین جشنواره جوان خوارزمی
تصویر منتشر شده از جاسک
تصویری از عملیات های نیروی هوایی ارتش در شب های اخیر
رژیم چنج در آمریکا رخ داد+عکس
امروز آخرین مهلت اعتراض به آزمون‌های ارشد و دکتری علوم پزشکی
نسخه پیشنهادی سند حکمرانی نظام‌های ارزیابی آموزش عالی بررسی شد
طرح نوین تغذیه با محوریت دانشجویان اجرا می‌شود
پژوهش مسئله‌محور؛ کلید استفاده واقعی از ظرفیت علمی دانشگاه‌ها
استارلینک پایان حکمرانی ارتباطات در ایران است؟
هکرها با دمای بانک خون فرانسه بازی کردند و آن را بالا بردند
تصویب کلیات آیین‌نامه جدید ارتقای اعضای هیئت علمی
دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد
فاز دوم آمایش آموزش عالی به‌روز شد
داریوش فرهنگ گوینده یک مستند شد
ابلاغ مصوبه جدید شرکت مجدد در آزمون دستیاری پزشکی توسط رئیس جمهور
رابرت پتینسون با چهلمین جایزه سینماتک آمریکا تجلیل می‌شود
اجرای کنسرت‌نمایش «فرهاد» در تماشاخانه نوفل لوشاتو
اجرای نمایش «خاک نشینان» در فرهنگسرای نیاوران
شکست ترامپ سوژه کارلوس لطوف شد
اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان
تأکید بر حمایت از ظرفیت‌های بومی امنیت سایبری
لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت
تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب
۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس
آزمون وکالت کانون وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد
دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند
اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب
فوتبال از مدرسه تا تیم ملی؛ وعده تازه برای کشف استعداد در دانش‌آموزان
ایلان ماسک اسپیس ایکس و تسلا را ادغام می‌کند؟
ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد
تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید
با وجود تحریم‌ها، تجهیزات کوانتومی بومی در حال ساخت است
وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی
گوگل به مدارس هشدار داد
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد
قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
آیا بانک‌ها برای خلق پول به مجوز فقهی نیاز دارند؟
مسجد باید میدان‌دار اصلی فعالیت‌های قرآنی جامعه شود
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد
واکنش کاخ سفید پس از شکست جمهوری‌خواهان در انتخابات میان‌دوره‌ای+عکس
شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس
پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس
بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس
زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند
انتخابات میان‌دوره‌ای آمریکا و ضربه سیاسی بزرگ به دونالد ترامپ
کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس
تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد
علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟
داروهایی که به نفع ویروس عمل می‌کند و سلامت بیمار را به خطر می‌اندازد
کشف یک جرم مرموز در لبه منظومه شمسی توسط اخترشناسان
تصویر روز ناسا از شب در سیاره‌ای وهم‌انگیز
کنجکاوی کودک تا کجا باید درباره تلفن همراه والدین پیش برود؟
کتاب صوتی «پل‌های مدیسون کانتی» منتشر شد
چرا از قهرمانان فقط مدال‌هایشان را می‌بینیم؟
کتاب «هم‌سفیر» منتشر شد
ستاره اسکندری پس از هفت سال به صحنه تئاتر بازمی‌گردد
کمبود جدی فضای آموزشی در مناطق حاشیه‌ای و پرتراکم شهری
دانش‌آموزان قرآنی شایسته قدردانی هستند
چرا سریال «روشنایی شب» با واکنش رسانه صهیونیستی مواجه شد؟
محدودیت دسترسی به اطلاعات اسلحه‌ها برای نوجوانان در چت جی پی تی
ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون
تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم
نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود
تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی
امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد
کلیداولیه آزمون دکتری تخصصی علوم پزشکی۱۴۰۵ منتشر شد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
آزمون وکالت کانون وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان
وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس
دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب
۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس
لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند
تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید
بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس
تأکید بر حمایت از ظرفیت‌های بومی امنیت سایبری
روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس
کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس
اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید
ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد
تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی
واکنش کاخ سفید پس از شکست جمهوری‌خواهان در انتخابات میان‌دوره‌ای+عکس
سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد
دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.