تعد تقنيات البطاريات المهيمنة التي تستخدم مصادر طاقة قابلة للاشتعال ، وسامة ، وغير مستدامة ، ومكلفة ، مساهماً رئيسياً في تغير المناخ.
وبالتالي ، فإن التحول من الوقود الأحفوري إلى مصادر طاقة أنظف وصديقة للبيئة أمر بالغ الأهمية للحد من آثار تغير المناخ.
يمكن دعم هذا الانتقال من خلال تحسين كفاءة أنظمة تخزين الطاقة من أجل عمليات أكثر أمانًا واستقرارًا ، والاستدامة ، وكثافة طاقة / طاقة عالية.
ركز البحث على هذه الجبهة على مناهج الهندسة الجزيئية لتطوير المكثفات الكهروكيميائية المحسنة بالاختزال المائية (الأكسدة والاختزال).
الأكسدة والاختزال ECs هي نوع من المكثفات الكهربائية المزدوجة الطبقة الهجينة المتقدمة التي تستخدم جزيئات نشطة الأكسدة والاختزال في واجهة القطب الكهربائي لزيادة كثافة الطاقة.
نظرًا لاستخدام الإلكتروليتات العضوية النشطة في الأكسدة والاختزال، فمن المعروف أنها توفر ميزة التكلفة واستخدام العناصر المتوافرة بكثرة ، والقدرة على الانضباط الهيكلي، فإن التحدي الرئيسي في تطورها هو عدم وجود قابلية كافية للذوبان لهذه الأنواع في الأنظمة المائية، مما يؤدي إلى كثافة طاقة منخفضة.، علاوة على ذلك أثبتت المحاولات السابقة لتحسين قابليتها للذوبان أنها تستغرق وقتًا طويلاً وتكلفتها كبيرة.
الآن، استخدم باحثون من كوريا المنحل بالكهرباء الداعم للماء (HSE) كنهج لتعزيز قابلية الذوبان للأنواع العضوية النشطة الأكسدة. نُشرت الدراسة الصادرة عن معهد Gwangju للعلوم والتكنولوجيا في كوريا، في ACS Energy Letters .
المعالجة المائية
استخدم الباحثون عملية المعالجة المائية، حيث يتم استخدام فئة من الجزيئات البرمائية، في ظاهرة الذوبان الفريدة هذه، يكون حجم المكون الكارهة للماء صغيرًا نسبيًا مقارنةً بالفاعل السطحي، مما يسمح بزيادة قابلية الذوبان في متعدد الطيات القابل للذوبان بشكل ضئيل.
اختبر الباحثون مجموعة من الكينونات كأنواع نموذجية نظرًا لفائدتها كإضافة نشطة الأكسدة والاختزال واستقرار كهروكيميائي مقبول.
حاول الباحثون أيضًا فهم عمل الذوبان لكل من المنحل بالكهرباء HQ و AQM-Br. باستخدام تأثير Overhauser النووي بين الجزيئات وتحليلات تشتت الضوء الديناميكي، وجدوا أن ذوبان الهيدروجين لـ HQ / HSE قد تحقق من خلال آلية الذوبان المشترك، بينما بالنسبة لـ AQM-Br / HSE ، كان ذلك بسبب تكوين هياكل نانوية شبه مذيلة .
يوضح البروفيسور يو ،الآثار المحتملة للدراسة، “يمكن توسيع نهجنا البسيط بسهولة ليشمل فئة مختلفة من أنواع الأكسدة والاختزال ويمكن تطبيقه على مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال. بالإضافة إلى ذلك ، توفر دراستنا مبادئ توجيهية لتصميم إلكتروليتات كثيفة الطاقة والاختزال والاختيار الأمثل لأزواج HSE والأكسدة النشطة بالكهرباء “.
