در سالهای اخیر ، با توسعه سریع فن آوری های انرژی جدید ، مواد الکترود مبتنی بر نیکل به دلیل خاصیت الکتروشیمیایی عالی آنها به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده اند. در این مقاله تعدادی از نتایج تحقیقات علمی خلاصه شده و مواد توصیه شده الکترود نیکل و مزایای آنها در سناریوهای مختلف کاربردی را مرتب می کند.
I. باتری نیکل هیدروژن: با استحکام بالا الکترود هیدروکسید نیکل از نوع
مواد الکترود -NI (OH) ((تعداد انتقال الکترون در حدود 1.3) که توسط تیم فناوری فناوری هاربین تهیه شده است ، مزایای قابل توجهی را نشان می دهد. در مقایسه با سنتی -NI (OH) ₂ ، دارای خواص مکانیکی بهتری ، پتانسیل الکترود مثبت تر ، راندمان شارژ بالاتر و امپدانس انتقال بار سطحی است که حدود 30 ٪ کاهش می یابد. علاوه بر این ، -NI (OH) ₂ می تواند 30 ٪ محتوای نیکل موجود در ماده فعال را کاهش دهد ، که هم از حفاظت از محیط زیست و هم از ارزش اقتصادی برخوردار است. این مطالعه همچنین نشان داد که میزان گسل انباشته مواد از نزدیک با ظرفیت تخلیه ارتباط دارد. میزان گسل انباشت مواد با ظرفیت بالا (270mAh/g) 14.9 ٪ است که ایده جدیدی برای بهینه سازی طراحی الکترود فراهم می کند.
ii. ابررسانا: اکسید نیکل/الکترود کامپوزیت نانولوله کربن
مواد کامپوزیت اکسید نیکل (NIO) و نانولوله کربن (CNT) عملکرد فوق العاده ای در زمینه ذخیره انرژی دارند. الکترود کامپوزیت NIO/CNT تهیه شده به روش Sol-GEL و رسوب الکتروشیمیایی دارای خازن خاصی تا 160F در گرم است و هر دو ویژگی ظرفیت دو لایه و خصوصیات شبه قوا دارد. ظرفیت خاص حرارت الکترود تک NIO که در 250 درجه تحت درجه قرار می گیرد به 240f/گرم می رسد ، که بهتر از مواد کربن فعال سنتی است ، و معرفی نانولوله های کربن باعث کاهش بیشتر امپدانس می شود و پنجره بالقوه کار را گسترده می کند. مواد مبتنی بر نیکل نانوساختار شده به روش هیدروترمال (مانند میکروسفرهای هیدروکسید نیکل توخالی و میله های اکسید نیکل متخلخل) دارای یک ظرفیت خاص از بیش از 1000F/g و پایداری چرخه عالی هستند که برای سیستم های ذخیره انرژی جدید انرژی انرژی مناسب است.
iii باتری روی-نیکل: فناوری الکترود نیکل با چگالی بالا
به عنوان یک باتری ثانویه سبز ، فناوری الکترود نیکل باتری های روی-نیکل همچنان به پیشرفت خود ادامه می دهد. مطالعات نشان داده اند که الکترودهای کروی با چگالی بالا -NI (OH) ₂ برای سرکوب مشکلات انبساط نیاز به سنتز مواد فعال انتقال الکترون بالا دارند. علاوه بر این ، نانوتکنولوژی اکسید روی (مانند اکسید روی روی میله شکل و کروی) به طور قابل توجهی پایداری چرخه الکترودهای روی را با ظرفیت خاص 630mAh/G ، که انتظار می رود تقویت صنعتی شدن باتری های روی-نیکل را بهبود می بخشد.
IV واکنش تکامل هیدروژن: آلیاژهای مبتنی بر نیکل و الکترودهای ساختار متخلخل
در زمینه تولید هیدروژن توسط الکترولیز آب ، آلیاژهای مبتنی بر نیکل (مانند Ni-S ، Ni-Sn) و الکترودهای نیکل متخلخل توسط الکترودپوزیت تهیه می شوند و فعالیت کاتالیزوری بیش از حد تکامل هیدروژن را نشان می دهند. الکترودهای اکسید فلزی گرانبهای مبتنی بر نیکل فوم بیشتر سطح سطح و راندمان کاتالیزوری را بهبود می بخشد و یک راه حل جدید برای توسعه انرژی پاک فراهم می کند.
V. Exploration Frontier: ترکیبات دو فلزی و مواد نادر نیکل منیزیم زمین
خصوصیات شبهکار هیدروکسیدهای دو فلزی نیکل-کبالت ، سولفیدها و سلنیدها به طور قابل توجهی بهتر از ترکیبات مونومتری هستند و ظرفیت خاص و عمر چرخه بسیار بهبود یافته است. آلیاژهای ذخیره سازی هیدروژن مبتنی بر نیكل و نیكل (مانند AB₃ ، نوع A₂B₇) به دلیل ظرفیت تخلیه بالا و عملکرد نرخ ، به محور تحقیق نسل جدید مواد الکترود منفی باتری نیکل هیدروژن تبدیل شده اند.
پایان
توسعه متنوع مواد الکترود مبتنی بر نیکل ، نوآوری در زمینه ذخیره انرژی و فن آوری های تبدیل انرژی را ترویج می کند. از پایداری بالا -ni (OH) ₂ تا کامپوزیت های NIO/CNT با کارایی بالا ، از بهینه سازی باتری روی-نیکل تا کاربردهای کاتالیزوری تکامل هیدروژن ، این دستاوردها پایه و اساس علمی را برای راندمان بالا و سبز بودن دستگاه های انرژی جدید ایجاد کرده است. در آینده ، پیشرفت تنظیم نانوساختار و فناوری کامپوزیت پتانسیل مواد مبتنی بر نیکل را بیشتر می کند و به دستیابی به هدف "کربن دوگانه" کمک می کند.
