Το κλειδί είναι το MXene, α δισδιάστατο υλικό που αποτελείται από δύο μέρη: Μια υδρογέλη (ένα πήκτωμα με υγρό συστατικό νερού) και ένα οξείδιο μετάλλου. Είναι δομικά αρκετά πυκνό για να προστατεύει την ακτινοβολία και να φιλτράρει το νερό, όπως έδειξε η ερευνητική ομάδα στο Drexel το 2011. Αλλά είναι επίσης πολύ αγώγιμο, καθιστώντας το καλό υποψήφιο μεμβράνες μπαταρίας.
Προτεινόμενα βίντεο
Αυτό οφείλεται στο χημικό μακιγιάζ του MXene, το οποίο βελτιστοποιεί τη ροή του ηλεκτρόδια — τα μέρη όπου αποθηκεύεται ενέργεια σε μπαταρίες για φόρτιση — μέσω αυτού. Οι μπαταρίες κρατάνε
ιόντων σε θύρες που ονομάζονται «ενεργές τοποθεσίες οξειδοαναγωγής» για τη διατήρηση μιας φόρτισης και ο αριθμός των θυρών που περιέχει μια μπαταρία είναι ευθέως ανάλογος με την ποσότητα φόρτισης που μπορεί να κρατήσει.
Σε αντίθεση με τις μεμβράνες των μπαταριών του σήμερα, οι οποίες έχουν περιορισμένες διαδρομές για τα ιόντα να φτάνουν στις θύρες, το MXene δημιουργεί πολλαπλές διαδρομές για τα ιόντα να ταξιδεύουν. Και η φυσικά υψηλή αγωγιμότητα του MXene βοηθά στη γρήγορη μετακίνηση των ιόντων, αυξάνοντας τον αποτελεσματικό ρυθμό επαναφόρτισης.
«Στις παραδοσιακές μπαταρίες, τα ιόντα […] έχουν μια βασανιστική διαδρομή προς τις θύρες αποθήκευσης φόρτισης, η οποία όχι μόνο επιβραδύνει τα πάντα, αλλά και δημιουργεί μια κατάσταση όπου πολύ λίγα ιόντα φτάνουν πραγματικά στον προορισμό τους με γρήγορους ρυθμούς φόρτισης», είπε η Maria Lukatskaya, ερευνήτρια στο ομάδα, είπε. «Η ιδανική αρχιτεκτονική ηλεκτροδίων θα ήταν κάτι σαν ιόντα που κινούνται προς τα λιμάνια μέσω «εθνικών οδών» πολλών λωρίδων, υψηλής ταχύτητας, αντί να παίρνουν δρόμους μίας λωρίδας. Ο σχεδιασμός του μακροπορώδους ηλεκτροδίου μας επιτυγχάνει αυτόν τον στόχο, ο οποίος επιτρέπει τη γρήγορη φόρτιση — της τάξης των λίγων δευτερολέπτων ή λιγότερο».
Το τελικό αποτέλεσμα μπορεί να είναι μια μπαταρία που χρειάζεται μόνο «δεκάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου» για να επαναφορτιστεί πλήρως αντί για λεπτά ή ώρες. Ο Yuri Gogotsi, καθηγητής επιστήμης υλικών και μηχανικής, είπε ότι η εφαρμογή του MXene στον πραγματικό κόσμο θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερες μπαταρίες φορητού υπολογιστή και ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπαταρίες. «Αν αρχίσουμε να χρησιμοποιούμε υλικά χαμηλής διάστασης και ηλεκτρονικά αγώγιμα ως ηλεκτρόδια μπαταριών, μπορούμε να κάνουμε τις μπαταρίες να λειτουργούν πολύ, πολύ πιο γρήγορα από σήμερα», είπε. «Τελικά, η εκτίμηση αυτού του γεγονότος θα μας οδηγήσει σε μπαταρίες αυτοκινήτου, φορητού υπολογιστή και κινητών τηλεφώνων ικανές να φορτίζουν με πολύ υψηλότερους ρυθμούς – δευτερόλεπτα ή λεπτά αντί για ώρες».
Το Mxene δεν είναι ακόμα εμπορικά βιώσιμο — η Gogotsi εικάζει ότι απέχουν τουλάχιστον τρία χρόνια από το να φτάσει σε προϊόντα μαζικής παραγωγής όπως μπαταρίες κινητών τηλεφώνων. Αλλά η ομάδα έχει δεσμευτεί να εξερευνήσει νέες εφαρμογές στο εγγύς μέλλον.
Συστάσεις των συντακτών
- Το επόμενο iPhone σας μπορεί να μην έχει πλαίσια. Να γιατί αυτό μπορεί να είναι πρόβλημα
- Η επόμενη οθόνη Mac σας θα μπορούσε να έχει αυτό το ιδιοφυές νέο χαρακτηριστικό
- Είναι επίσημο - το επόμενο Razr της Motorola είναι το τηλέφωνο του 2023 που δεν μπορώ να περιμένω
- Το επόμενο αυτοκίνητό σας θα μπορούσε να έχει ενσωματωμένο TiVo
- Το iOS 16.5 φέρνει δύο συναρπαστικές νέες δυνατότητες στο iPhone σας
Αναβαθμίστε τον τρόπο ζωής σαςΤο Digital Trends βοηθά τους αναγνώστες να παρακολουθούν τον γρήγορο κόσμο της τεχνολογίας με όλα τα τελευταία νέα, διασκεδαστικές κριτικές προϊόντων, διορατικά editorial και μοναδικές κρυφές ματιές.
