eng
Просмотры: 2059
21.08.2017
Сотрудники физического и химического факультетов МГУ имени М.В.Ломоносова при помощи моделирования определили, какие процессы лежат в основе перехода электродов литий-воздушных аккумуляторов в неактивное состояние.
Литий-воздушные аккумуляторы – устройства, вырабатывающие электроэнергию из кислорода. Благодаря высокой плотности энергии и малому весу они эффективней, чем литий-ионные аналоги. Литий-воздушные аккумуляторы могут оказаться востребованными, например, для увеличения пробега электромобилей без подзарядки. Однако, промышленное производство таких аккумуляторов пока не запущено, так как не решен ряд технологических сложностей. Одна из главных проблем – пассивация электрода, то есть переход его поверхности в неактивное состояние.
Для нормальной работы литий-воздушных аккумуляторов требуется чистый кислород, а не воздух, представляющий собой смесь атмосферных газов. Углекислый газ и влага, содержащиеся в воздухе, замедляют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе действия аккумулятора. Чтобы обойти эти препятствия, требуется, по разным оценкам, от пяти до десяти лет. Ученые МГУ исследуют процессы, препятствующие безотказной работе литий-воздушных батарей.
Катод литий-воздушного аккумулятора представляет собой пористую углеродную губку, в пустотах которой находится содержащий ионы лития электролит, контактирующий с внешней газовой средой. Ученые моделировали границу раздела электрода и раствора электролита в катоде литий-воздушного аккумулятора и предложили способ замедлить пассивацию электрода. Для полноатомного моделирования методами молекулярной динамики исследователи использовали суперкомпьютерный комплекс МГУ.
Исследование показало, что восстановление надпероксид-аниона, приводящего к пассивации электрода, вероятно только после его связывания с катионом лития. "Мы поняли, что образование непроводящих продуктов разряда на поверхности электрода (его пассивация) происходит только после связывания промежуточного продукта, супероксид-аниона, с ионами лития, которые в большом количестве присутствуют вблизи электрода. Если их оттуда вытеснить, то, возможно, пассивация замедлится", — отметил Алексей Хохлов, доктор физико-математических наук, академик РАН, заведующий кафедрой физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ.
Работа выполнена в сотрудничестве с учеными из Ульмского университета (Германия).
Для нормальной работы литий-воздушных аккумуляторов требуется чистый кислород, а не воздух, представляющий собой смесь атмосферных газов. Углекислый газ и влага, содержащиеся в воздухе, замедляют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе действия аккумулятора. Чтобы обойти эти препятствия, требуется, по разным оценкам, от пяти до десяти лет. Ученые МГУ исследуют процессы, препятствующие безотказной работе литий-воздушных батарей.
Катод литий-воздушного аккумулятора представляет собой пористую углеродную губку, в пустотах которой находится содержащий ионы лития электролит, контактирующий с внешней газовой средой. Ученые моделировали границу раздела электрода и раствора электролита в катоде литий-воздушного аккумулятора и предложили способ замедлить пассивацию электрода. Для полноатомного моделирования методами молекулярной динамики исследователи использовали суперкомпьютерный комплекс МГУ.
Исследование показало, что восстановление надпероксид-аниона, приводящего к пассивации электрода, вероятно только после его связывания с катионом лития. "Мы поняли, что образование непроводящих продуктов разряда на поверхности электрода (его пассивация) происходит только после связывания промежуточного продукта, супероксид-аниона, с ионами лития, которые в большом количестве присутствуют вблизи электрода. Если их оттуда вытеснить, то, возможно, пассивация замедлится", — отметил Алексей Хохлов, доктор физико-математических наук, академик РАН, заведующий кафедрой физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ.
Работа выполнена в сотрудничестве с учеными из Ульмского университета (Германия).
МГУ
Комментарии читателей
