Alaphang

Tudományban, művészetben élni és tevékenykedni, amióta az ember önmagáról gondolkodik kiváltság és misztikum, amely egyfajta beavatottság élménnyel ajándékozza meg az önmagát tudósnak vagy művésznek tartó embert. Bár e két gondolatkör szeretne elhatárolóldni a másiktól, ez természetükből fakadóan lehetetlen. A tudomány és a művészet is szeretné magát az emberiség szolgálójaként látni, pedig valójában mindkettő önmagáért van és az ember egyéni boldogságát rejti magában. Miért is? Ha az emberi boldogságnak egyetlen olyan feltétele van, amely nem helyettesíthető, ez pedig a szabadság, pontosabban a döntés szabadsága. A tudományban az ember szabadon gondolkodik, a művészetben szabadon érez. Minden másban, így a társadalmi közéletben, a vallásban, a materiális világban az ember döntései korlátozva vannak. A tudományban az ember megismerni akar, a művészetben alkotni valami mást a megismert világból. Így tudós és művész szabadon kereshet, alkothat, törekedhet a teljességre, miközben mindez boldoggá teheti.

Bejelentkezés

Kapcsolatfelvételi űrlap

Akkumulátor turbózás új nanoszerkezetekkel

Nyomtatóbarát változatKüldés E-mailben

Már több mint egy évtizede próbálkoznak a kutatók a lítium alapú akkumulátorok hatásfokának növelésével. Az egyik elektród grafitról szilíciumra cserélésével akár 10-szer nagyobb töltés is tárolható lenne, már ha nem esne szét pár töltés/lemerítés ciklus után a szilícium szerkezet.

Yi Cui, a Standford és a SLAC anyagtudományi kutatójának csapata most végre megoldást talált erre a problémára.  Kifejlesztettek egy olyan dupla falú nanoszerkezetet, amely akár 6000 újratöltési ciklust is képes elviselni. Ez jóval több, mint amire az elektromos járművek, és mobil készülékek élettartama alatt szükség lehet.

„Ez egy nagyon izgalmas lépés fő célunk, a mainál kisebb, könnyebb és hosszabb üzemidejű akkumulátorok megalkotása felé.”—fogalmazott Cui. A kutatók eredményeiket a Nature Nanotechnology március 25-i számában tették közzé.

A lítium-ion akkumulátorokban a lítium ionok az anód és a katód közötti áramlásának befolyásolásával tárolható illetve szabadítható fel az energia. A szilícium használatának pozitív és negatív hatásáért is a lítium ionok töltés során végbemenő kötödése a felelős. A szilícium anódban akár négy lítium ion is kapcsolódhat egy atomhoz, míg a grafit elektród esetében csak 6 szénatomra jut egy Li ion. Ebből következik, hogy jóval több energiát képes tárolni egy szilícium anóddal készült Li-ion akku.

Azonban ennek ára van. A folyamat során a Si anód mérete a négyszeresére duzzad. Ráadásul az elektrolit is reakcióba lép vele és létrehoz egy áthatolhatatlan réteget, ami megakadályozza a további töltést. Amikor a Li elhagyja az anódot az energia felhasználása folyamán (lemerítés), az anód összezsugorodik eredeti méretére. A létrejött bevonat is összetöredezik és a friss Si kölcsönhatásba lép az elektrolittal. Néhány töltési ciklus során mindez teljesen tönkreteszi az anódot.

Az utóbbi 5 évben Cui csapata jelentősen javította a Si anódok tartósságát. Először nanoszálakkal, később üreges nanorészecskékkel próbálkoztak. A legújabb konstrukciónál kettős falú szilícium nanocsöveket alkalmaznak. A csövecskéket merevítő hatású SiO2-vel vonják be, mely megakadályozza a nanocsövek kiterjedését. Így csak a belső üreg rovására képes megduzzadni, amely viszont túl kicsi, ahhoz, hogy az elektrolit molekulái bejuthassanak ide.

Az új anódot 4 lépésben állítják elő. Először polimer nanoszálakat (zöld) készítenek, majd felhevítik (levegővel és vákuumban is). A visszamaradt szénszálak (fekete) külső felületét szilíciummal (világos kék) vonják be. Ezután addig hevítik oxigén jelenlétében, amíg eloxidálódik a szén és csak a külső SiO2 réteggel megerősített szilícium nanocsövek maradnak vissza. 
 
Cui most a nanoszerkezet előállítását próbálja egyszerűbbé tenni, hogy ipari méretekben is létrehozható legyen az anód. Emellett a csapatból más kutatók nagy teljesítményű katódok kifejlesztésén munkálkodnak. A két fejlesztés együttes alkalmazásával reményeik szerint a mai Li-ion akkumlátoroknál ötször nagyobb teljesítményű elemek is kifejleszthetők lesznek.
 

További ajánlataink

A kréta-tercier esemény a legismertebb, de korántsem a legnagyobb t... »
Bionikus szemek és végtagok tettek ikonná egy férfit egy t... »
Igaz ugyan, hogy már jócskán magunk mögött hagytuk a... »
A regény, melynek a szerző eredetileg a „Két város mesé... »