(أخبار Nanowerk) تعد بطاريات الزنك والهواء بديلاً قويًا وغير مكلف للبطاريات ويمكن استخدامها على نطاق صغير لتشغيل الأجهزة الإلكترونية أو على نطاق واسع للسيارات الكهربائية أو تخزين الطاقة. تعمل هذه البطاريات عندما يؤدي الأكسجين الموجود في الهواء إلى أكسدة الزنك، لكن صعوبة تنشيط الأكسجين الذي يؤدي إلى تدهور أداء البطارية حالت دون اعتمادها تجاريًا على نطاق واسع. المعلومات المقدمة في ورقة نشرت في مستقبل الكربون ("بلورة الفوليرين-ميتالوبورفيرين المشتركة كمحفز كهربائي فعال ORR لبطاريات Zn-air") يوضح كيف أن إضافة مواد الكربون المشتقة من الفوليرين كمحفزات يمكن أن يحسن أداء واستقرار وتكلفة بطاريات الزنك والهواء.
يوضح هذا الرسم علبة بطارية زنك-هواء تستخدم بلورة فوليرين-ميتالوبورفيرين كمحفز لتفاعل اختزال الأكسجين. (الصورة: مستقبل الكربون، مطبعة جامعة تسينغهوا) "إن الخصائص الحركية البطيئة الناجمة عن صعوبة تنشيط الأكسجين، وانقسام رابطة الأكسجين إلى الأكسجين، وإزالة أكسيد تقليل الأكسجين في بطاريات الزنك والهواء قد حدت من تطبيقها في المجال التجاري". قال فانغ فانغ لي، الأستاذ في كلية علوم وهندسة المواد بجامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا في ووهان، الصين. "تُعتبر المحفزات المعدنية غير النبيلة القائمة على الكربون مواد واعدة لتفاعل اختزال الأكسجين نظرًا لمساحات سطحها الكبيرة، وموصليتها الكهربائية العالية، وخواصها الميكانيكية المتميزة، واستقرارها الممتاز في البيئات الكهروكيميائية."
الفوليرين عبارة عن متآصلة من الكربون ذات هيكل قفصي مغلق على شكل كرة قدم. الفوليرين النقي ليس لديه موصلية كافية مما يحد من نقل الإلكترون، ولكن البلورات المشتقة من الفوليرين لها مساحة سطح محددة وموصلية ومواقع نشطة محسنة. يتم إنشاء بلورات الفوليرين من خلال عملية تسمى الترسيب السطحي للسائل والسائل. خلال هذه العملية، يذوب الفوليرين في مذيبين مختلفين وتتشكل بلورات عند السطح البيني بين السائلين. ثم قام الباحثون بإنشاء جزيء فوقي يجمع بين بلورات الفوليرين مع ميتالوبورفيرين، وهو جزيء ذو بنية فريدة. لقد قاموا بإنشاء أربعة إصدارات من هذا الجزيء الفائق لمحاولة تحسينه للحصول على أفضل أداء. تم تسخين ثلاثة منها إلى درجات حرارة مختلفة (700 درجة مئوية، 800 درجة مئوية، و900 درجة مئوية) ثم تم تسخين العينة النهائية أيضًا إلى 800 درجة مئوية، ولكن تم خلطها بشكل مختلف عن العينات الأخرى بدون طريقة الترسيب السطحي بين السائل والسائل. قبل اختبار أداء جزيء الفوليرين-ميتالوبورفيرين العلوي، قام الباحثون بدراسة السمات الهيكلية للعينة من خلال المجهر الإلكتروني الماسح وحيود الأشعة السينية ومطياف رامان وقياسات إضافية. ووجدوا أن طريقة الترسيب البينية بين السائل والسائل زادت من العيوب، مما أدى إلى تحسين أداء تفاعل تقليل الأكسجين. كما وجدوا باستمرار أن الجزيء العلوي الذي تم تسخينه إلى 800 درجة مئوية كان أداؤه أفضل من الجزيء الذي تم اختباره على مدار التجربة، ومضوا قدمًا في اختبار هذا الجزيء الفائق في التطبيق العملي. لاختبار أداء جزيء الفوليرين-ميتالوبورفيرين العلوي، قام الباحثون ببناء بطارية زنك-هواء محلية الصنع، باستخدام الفوليرين-ميتالوبورفيرين ككاثود. "تسلط النتائج الضوء على الاستقرار الاستثنائي طويل المدى الذي أظهره الفوليرين ميتالوبورفيرين. يؤكد الأداء الأمثل لبطارية الزنك والهواء للفوليرين-ميتالوبورفيرين على أداء التحفيز الكهربائي القوي والدائم للجزيء العلوي. وقال لي: "إن هذا المزيج من كثافة الطاقة العالية والثبات الممتد يضع مادة الكربون المشتقة من الفوليرين-ميتالوبورفيرين كمحفز واعد للغاية للتطبيقات العملية لبطاريات الزنك والهواء".
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64739.php
