Auf dem Weg zu leistungsstarken Meerwasserbatterien
Effizienter Syntheseweg zur Herstellung eines neuartigen kodotierten Anodenmaterials für wiederaufladbare Meerwasserbatterien
Lithium-Ionen-Batterien haben dank ihrer bemerkenswerten Eigenschaften die Welt im Sturm erobert. Die Knappheit und die hohen Kosten von Lithium haben die Forscher jedoch veranlasst, nach alternativen Arten von wiederaufladbaren Batterien zu suchen, die aus reichlich vorhandenen Materialien wie Natrium hergestellt werden. Eine besonders vielversprechende Art von Batterien auf Natriumbasis sind Meerwasserbatterien (seawater batteries, SWB), die Meerwasser als Kathode verwenden.
Wissenschaftler entwickeln einen effizienten Syntheseweg zur Herstellung eines neuartigen kodotierten Anodenmaterials für wiederaufladbare Meerwasserbatterien
National Korea Maritime & Ocean University
Obwohl SWBs umweltfreundlich und natürlich feuersicher sind, bleibt die Entwicklung von Hochleistungsanodenmaterialien zu vernünftigen Kosten ein großer Engpass, der die Kommerzialisierung verhindert. Herkömmliche kohlenstoffbasierte Materialien sind eine attraktive und kosteneffiziente Option, aber sie müssen mit mehreren Elementen, wie Stickstoff (N) und Schwefel (S), kodotiert werden, um ihre Leistung auf ein gleichwertiges Niveau zu steigern. Leider sind die derzeit bekannten Synthesewege für die Kodotierung komplex, potenziell gefährlich und führen nicht einmal zu akzeptablen Dotierungsgraden.
In einer aktuellen Studie hat ein Team von Wissenschaftlern der Korea Maritime and Ocean University unter der Leitung von Associate Professor Jun Kang einen Ausweg aus diesem Dilemma gefunden. Ihre Arbeit, die am 22. Dezember 2021 online verfügbar gemacht und am 15. April 2022 in Band 189 der Zeitschrift Carbon veröffentlicht wurde, beschreibt einen neuartigen Syntheseweg zur Gewinnung von N/S-kodotiertem Kohlenstoff für SWB-Anoden.
Das als "Plasma in Flüssigkeit" bezeichnete Verfahren umfasst die Herstellung eines Gemischs von Vorläufern, die Kohlenstoff, N und S enthalten, und die Entladung von Plasma in die Lösung. Das Ergebnis ist ein Material mit hohem N- und S-Dotierungsgrad und einem strukturellen Rückgrat aus Ruß. Wie durch verschiedene Experimente bewiesen wurde, zeigte dieses Material ein großes Potenzial für SWBs, wie Dr. Kang bemerkt: "Das von uns hergestellte co-dotierte Anodenmaterial zeigte eine bemerkenswerte elektrochemische Leistung in SWBs, mit einer Lebensdauer von mehr als 1500 Zyklen bei einer Stromdichte von 10 A/g."
Die potenziellen maritimen Anwendungen von SWBs sind vielfältig, da sie sicher betrieben werden können, während sie vollständig in Meerwasser eingetaucht sind. Sie können zur Notstromversorgung von Kernkraftwerken in Küstennähe eingesetzt werden, was bei der Verwendung herkömmlicher Dieselgeneratoren im Falle einer Tsunami-Katastrophe schwierig ist. Außerdem können sie auf Bojen installiert werden, um die Navigation und die Fischerei zu unterstützen. Am wichtigsten ist vielleicht, dass SWB im wahrsten Sinne des Wortes lebensrettend sein können, wie Dr. Kang erklärt: "SWBs können als Energiequelle für Bergungsgeräte auf Passagierschiffen eingesetzt werden. Sie würden nicht nur eine höhere Energiedichte als herkömmliche Primärbatterien liefern, sondern auch einen stabilen Betrieb im Wasser ermöglichen und damit die Überlebenswahrscheinlichkeit erhöhen."
Alles in allem könnte diese neuartige Synthesemethode für kodotierte Kohlenstoffanoden genau die Antwort sein, die wir brauchen, um SWBs zu neuen Höhenflügen zu verhelfen!
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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