Hiilinanoputkia ja atomeja energian varastoinnille

21.12.2022

LLNL-kohdistettuja-hiilinanoputkia-akkuanodeihin-500-t.jpgPystysuuntaisesti kohdistetuilla hiilinanoputkilla (VACNT) on poikkeukselliset mekaaniset, sähköiset ja kuljetusominaisuudet kohdistetun arkkitehtuurin lisäksi. Tähän mennessä niiden laajan integroinnin uusiin teknologioihin on estänyt sopivien massatuotantomahdollisuuksien puute.

Lawrence Livermore National Laboratoryn (LLNL) tutkijat ovat kokeilleet Inconel-metallisubstraattia mahdollisuutena integroida VACNT:t joustaviin rakenteisiin, eliminoida siirtovaiheita ja minimoida sähkön tai lämmönsiirron resistanssit CNT:iden ja alustan välisessä rajapinnassa.

Inconel on nikkeli-kromipohjaisten superseosten perhe, jotka ovat hapettumista ja korroosiota kestäviä materiaaleja, jotka toimivat hyvin äärimmäisissä paineissa ja kuumuudessa.

Korkealaatuisten yksiseinäisten hiilinanoputkien (SWCNT) synteesi metallikalvoilla olisi erityisen arvokasta energiaa varastoiville laitteille, kuten litiumioniakuille (LIB).

Erityisesti metallikalvoille kasvatetut VA-SWCNT:t voisivat tarjota sideaineettoman alustan, jolla on vahva adheesio SWCNT:n ja virrankeräimen välillä, parannettu johtavuus ja kohdistetut kanavat nopeaa Li-ion-diffuusiota varten, toteavat tutkijat.

"Tuloksemme viittaavat siihen, että SWCNT:t Inconel-metallilla ovat lupaavia materiaaleja korkean suorituskyvyn sähkökemiallisiin laitteisiin", sanoi LLNL-tutkija Jianchao Ye.

"Korkealaatuisten CNT-materiaalien kasvun siirtyminen perinteisistä piisubstraateista metallikalvoihin avaa oven monitoimisten CNT-komposiittien, nanohuokoisten kalvojen ja sähkökemiallisten laitteiden taloudellisempaan, laajamittaiseen, puolijatkuvaan ja rullalta rullalle valmistukseen", toteaa LLNL:n tutkija Francesco Fornasiero.

Dresdenin teknisen yliopiston tutkijat ovat tarkastelleet lähemmin sinkki-ilma-paristoa. Työssään he ovat kehittäneet uuden katalyytin, jossa käytetään platinan sijasta epäjaloa zirkoniumia ja vieneet ratkaisunsa kohti ennätyksellistä tehotiheyttä.

Käytettyjen metallihiukkasten koko on tärkeä nanorakenteisten katalyyttien toiminnan kannalta: Tutkimuskokemukset osoittavat, että metalliatomien katalyyttinen tehokkuus yleensä kasvaa mitä pienempiä niiden sisältävät metallihiukkaset ovat.

Uusien, vähemmän jaloihin metalleihin perustuvien katalyyttien kehittäminen toteuttamiskelpoisiksi vaihtoehdoiksi onkin ollut viime vuosikymmenien tutkimuksen kohteena.

Tutkijat joutuivat kuitenkin pitämään silmällä yhtä miniatyrisoinnin vaikutusta: hiukkaskoon pieneneminen edistää samojen hiukkasten agglomeroitumista pieniksi haitallisiksi klustereiksi. Sopivan kantajamateriaalin käyttö, joka on vahvasti vuorovaikutuksessa metallin kanssa, estää tämän agglomeroitumisen ja luo stabiileja, hienojakoisia metalliklustereita, joilla on korkea katalyyttinen aktiivisuus.

Tämän seurauksena olemme saavuttaneet ennätyksellisen tehotiheyden kaikkien aiemmin yksiatomikatalyyteillä valmistettujen sinkki-ilma-akkujen joukossa", HZDR:n Agnieszka Kuc raportoi.

Aiheesta aiemmin:

Kasvihuonekaasu CO2 akun komponentiksi

Kahden ionin akut lähemmäksi todellisuutta

Alumiinianodi tarjoaa kestävän vaihtoehdon
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja
10.04.20242D-antenni tehostaa hiilinanoputkien valontuottoa
09.04.2024Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään
08.04.2024Korkealaatuisia mikroaaltosignaaleja fotonisirulta
05.04.2024Kahden konstin grafeeni
04.04.2024Kohti utopistisia verkkoja
03.04.2024Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita
02.04.2024Aivojen inspiroima langaton anturijärjestelmä
01.04.2024Uusi energiatehokas mikroelektroninen rakenne
29.03.2024Harppaus kohti valon nopeita tietokoneita
28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä
15.03.2024Kvanttitietokoneita atomeihin perustuen
14.03.2024Elektronit vedessä ja särkyneinä
13.03.2024Sateenvarjo atomeille
12.03.2024Magnetismilla energiatehokasta laskentaa
11.03.2024Molekyylielekroniikan johteita ja kytkimiä
09.03.2024Elektroniikkaromusta kultaa edullisesti
09.03.2024Jännitystä aurinkoenergian keräämiseen
07.03.2024Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille
06.03.2024Mikroaaltoinen fotoniikkasiru nopeaan signaalinkäsittelyyn
05.03.2024Palonkestävä natriumakku
04.03.2024Polymeeripohjaiset viritettävät optiset komponentit
01.03.2024Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin
29.02.2024Uudenlaisia ratkaisuja pienen koon tehokäyttöihin
28.02.2024Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos
27.02.2024Elektroneja murto-osina grafeenissa
26.02.2024Elektronin ja fononin vuorovaikutuksen mysteeri
24.02.2024Entistä tehokkaampia aurinkokennoja
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita
13.02.2024Magneettisten supervoimien vapauttaminen
12.02.2024Kvanttiedulla liikkuva maali
10.02.2024Antureita ympäristöhaittojen seurantaan
09.02.2024Kohti kvantti-internetiä ja kvanttiviestintää
08.02.2024Tehokkaita röntgensäteitä ja ultraviolettivaloa
07.02.2024Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus
06.02.2024Laskentaa valoaalloilla
05.02.20243D-tulostettu elektroninen iho ja näyttö
03.02.2024Läpimurto kvanttipisteisissä aurinkokennoissa
02.02.2024Äänikäyttöiset anturit säästävät miljoonia paristoja
01.02.2024Energiankeruuta ja kuvantamista samanaikaisesti
31.01.2024Pitkään kestäviä grafeenin laaksotiloja kubiteille
30.01.2024Pinoa neuroverkkojärjestelmiä rakennelohkoista
29.01.2024Vihreiden ledien tehokkuus paremmaksi
27.01.2024Ultranopea vetyvuodon anturi
26.01.2024Uusi ehdokas yleismuistiksi
25.01.2024Teollisesti valmistettava kvanttimuisti
24.01.2024Ensimmäinen topologinen kvanttipiiri
23.01.2024Grafeenista vihdoin toiminnallinen puolijohde
23.01.2024Lämpösähköä esineiden Internetille
20.01.2024Polttokenno toimii maaperässä ikuisesti
19.01.2024Tutkijat loivat loogisen kvanttiprosessorin
18.01.2024Kvanttilomittuminen ja topologia ovat erottamattomia
17.01.2024Tutkimus tasoittaa tietä paremmille metalliakuille
16.01.2024Ihmisen kuulojärjestelmä mallina yksijohtimiselle anturiryhmälle
15.01.2024Todennäköisyyspohjaisia tietokoneita ja tekoälyä
13.01.2024Valo välittää dataa sata kertaa nopeammin kuin Wi-Fi
12.01.2024More than Moore -konsepti
11.01.2024Korkeamman lämpötilan suprajohteiden kytkentää
10.01.2024Hiili tehostaa 2D-elektroniikkaa
09.01.2024Stokastista synkronia salaukseen ja neuroneille
08.01.2024Polymeeristä syntyy katalyyttikide
06.01.2024Kuupölystä aurinkokennoja
05.01.2024Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja
04.01.2024Plasmoneita ja tekoälyä terahertsitutkimuksiin
03.01.2024Vetyä ja polymeeriä akkuihin
02.01.2024Aivomainen transistori jäljittelee ihmisen älykkyyttä
01.01.2024Yhdistetty "kilparata" mahdollistaa uuden optisen laitteen
29.12.2023Liukuvaa ferrosähköisyyttä ja timantteja
28.12.2023Magneto-optista materiaalia pii-integrointiin
27.12.2023Kvanttipisteanturi ei tarvitse ulkoista teholähdettä
22.12.2023Sähköistävä parannus kuparin johtavuuteen
21.12.2023Yksittäisestä 2D-materiaalista suprajohtava liitos
20.12.2023Nanoresonaattorit avaavat tietä kvanttiverkoille
19.12.2023Metapinta-antenni 6G:lle ja meta-atomeja
18.12.2023Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia
16.12.2023Kvanttiakuissa rikotaan kausaliteetti
15.12.2023Hierarkkinen generatiivinen mallinnus autonomisille roboteille
14.12.2023Uusi näkemys moniarvoisten akkujen suunnitteluun
13.12.2023Optisella langattomalla ei ehkä enää ole esteitä
13.12.2023Fyysikot kvanttilomittavat yksittäisiä molekyylejä
12.12.2023Edullista tribosähköä ja aurinkokenno puumateriaalista
08.12.20232D-materiaaleista 3D-elektroniikkaa tekoälylaitteistoihin

Näytä lisää »