En ny katalysator til højenergi aluminium-luftstrømbatterier

En nylig undersøgelse tilknyttet UNIST har introduceret en ny elektrisk køretøj (EV) batteriteknologi, der er mere energieffektiv end benzindrevne motorer. Den nye teknologi indebærer udskiftning af batteripakker i stedet for at oplade dem, omgå problemerne med langsom opladning af eksisterende EV-batteriteknologi. Det giver også letvægts, strømkilder med høj energitæthed med lille risiko for forbrænding eller eksplosion. Dette gennembrud er blevet ledet af professor Jaephil Cho og hans forskerhold på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST. Deres resultater er blevet offentliggjort i Naturkommunikation .

Forskerne udviklede en ny type aluminium-luftstrømbatteri til elbiler. Det nye batteri udkonkurrerer eksisterende lithium-ion-batterier med hensyn til højere energitæthed, lavere omkostninger, længere livscyklus, og højere sikkerhed. Aluminium-luftstrømbatterier er primære celler, hvilket betyder, at de ikke kan genoplades med konventionelle midler. I elbiler, de producerer elektricitet ved at udskifte aluminiumspladen og elektrolytten. I betragtning af den faktiske energitæthed af benzin og aluminium af samme vægt, aluminium er overlegen.

"Benzin har en energitæthed på 1, 700 Wh/kg, mens et aluminium-luftstrømbatteri udviser en meget højere energitæthed på 2, 500 Wh/kg med udskiftelig elektrolyt og aluminium, "siger professor Cho." Det betyder med 1 kg aluminium, vi kan bygge et batteri, der gør det muligt for en elbil at køre op til 700 km. "

Det nye batteri fungerer meget som metal-luft-batterier, producerer elektricitet ved reaktion af ilt i luften med aluminium. Metal-luft batterier, især aluminium-luftbatterier, har tiltrukket stor opmærksomhed som næste generations batteri på grund af deres energitæthed højere end for LIB'er. Ja, batterier, der bruger aluminium, et let metal, er lettere, billigere, og har en større kapacitet end et traditionelt LIB.

På trods af deres høje energitæthed, aluminium-luftbatterier bruges ikke meget på grund af problemer med høje anodeomkostninger og fjernelse af biprodukter ved brug af traditionelle elektrolytter. Professor Cho har løst dette problem ved at udvikle et flowbaseret aluminium-luftbatteri til at lindre bivirkningerne i cellen, hvor elektrolytterne kontinuerligt kan cirkuleres.

I undersøgelsen, forskergruppen forberedte en sølv nanopartikel frø-medieret sølv manganat nanoplat arkitektur til oxygenreduktionsreaktionen (ORR). De opdagede, at sølvatomet kan migrere ind i det tilgængelige krystalgitter og omarrangere manganoxidstrukturen, derved skaber rigelige overfladeforflytninger. Takket være forbedret levetid og energitæthed, teamet forventer, at deres aluminium-luft-flow batterisystem potentielt kan bringe flere elbiler til vejen med større rækkevidde og væsentligt mindre vægt med nul eksplosionsfare.

"Denne innovative strategi forhindrede udfældning af fast biprodukt i cellen og opløsning af et ædelmetal i luftelektrode, "siger Jaechan Ryu, første forfatter til undersøgelsen. "Vi mener, at vores AAFB-system har potentiale til et omkostningseffektivt og sikkert næste generations energikonverteringssystem."

Aluminium-luftstrømbatteriets afladningskapacitet er 17 gange større end konventionelle aluminiumbatterier. Derudover kapaciteten af ​​nyudviklede sølv-manganoxid-baserede katalysatorer var sammenlignelig med kapaciteten for de konventionelle platinkatalysatorer (Pt/C). Da sølv er 50 gange billigere end platin, det er også konkurrencedygtigt med hensyn til prisen