电子传输综合体可以让电动汽车每次充电行驶400至500英里
锂空气电池被认为是未来最有前景的储能应用技术之一。从理论上讲,这种电池的储能能力是锂离子电池的10倍,重量也比锂离子电池轻得多,但它们仍在开发中,其稳定性和效率仍未达到预期。电池研究人员正在努力寻找催化剂,可以提高电池内部化学反应的速率,从而提高电池保持和放电能量的能力。
![锂空气](http://www.peseonline.com/content/uploads/2019/01/lithium-air.jpg)
工程师在芝加哥伊利诺伊大学(UIC)正在研究二维过渡金属的化合物——占领的中心块的元素周期表,往往有大量的电子/原子能够成为参与成键和电活动——非金属。
在《先进材料, Amin Salehi-Khojin和他来自UIC工程学院的同事描述了一种被称为过渡金属二卤族化合物(TMDCs)的化合物如何使锂空气电池比使用传统催化剂的电池多储存10倍的能量。硫属化合物是包含元素周期表第16族元素的化合物,包括氧、硫、硒和碲。
锂空气电池使用纯锂制成的阳极,外部环境空气作为阴极,通常使用水溶液电解质。催化剂一般溶解在电解质中,常规使用金和铂。TMDCs,特别是那些二维形状的,具有很高的电导率和快速的电子转移,根据Salehi-Khojin的说法,TMDCs是双功能的:即,它们在充电和放电电池中都是活跃的。
芝加哥团队与普渡大学、圣路易斯华盛顿大学的其他工程师以及阿贡国家实验室的材料科学家合作,使用了一种基于二甲基亚砜(DMSO)的离子液体电解质电池,它通常被用作一种溶剂,可以溶解含有带电和不带电成分的物质。
Salehi-Khojin说:“我们使用的2D tdmc和离子液体电解质作为辅助催化剂系统,帮助电子更快地转移,导致更快的充电和更有效的能量存储和放电。”
Salehi-Khojin的团队合成了15种TMDCs,包括双碲酸钒和二硒酸钒以及二硫化物钼和铌,并在一个模拟锂空气电池的电化学系统中研究了它们的活性。
UIC工程学院的研究生、论文第一作者Leily Majidi说:“在二维形式下,这些TMDCs有更好的电子性能和更大的反应表面积,可以参与电池内的电化学反应,同时它们的结构保持稳定。”“与传统催化剂相比,这些材料的反应速率要高得多。”
Salehi-Khojin相信这些技术会变得非常有用。他说:“我们将需要高能量密度电池来为新的先进技术提供动力,这些技术将被应用于手机、笔记本电脑,尤其是电动汽车。”“目前,电动汽车每次充电平均能跑100英里,但随着锂-空气电池中加入2D催化剂,我们每次充电可以跑近400至500英里,这将是真正的游戏规则改变者。”这些新材料代表了一种新的途径,可以将电池提升到一个新的水平,我们只需要开发更有效地生产和更大规模地调整它们的方法。”
这是另一个有希望的发展,使我们沿着电子黄金之路。他们是否考虑过制造过程和所用材料的二氧化碳浓度。目前这一代锂离子电池每5千瓦时的电池容量平均要消耗1吨二氧化碳,这意味着我们肯定会被二氧化碳淹没。我们只会以传统燃料两倍的速度到达终点。目前一个100千瓦时的电池在生产过程中会产生20吨二氧化碳,而传统的柴油汽车在17年的使用寿命中会产生相同数量的二氧化碳。
电池到任何地方都需要充电。二氧化碳发电的红利是什么?
我认为有必要进行事实核查。
忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)对特斯拉和其他电动汽车与包括混合动力车在内的内燃机汽车的碳足迹进行了最好、最严格的评估。他们发现,一辆配备85千瓦时电池的全尺寸特斯拉S型后轮驱动汽车的制造与一辆全尺寸内燃汽车相当,除了电池以外,电池会增加15%或1公吨的二氧化碳排放。
然而,他们发现,与不燃烧化石燃料来移动汽车所避免的排放相比,这是微不足道的。在有人说“但是电是由煤产生的!”,他们也考虑到了这一点,这也包括在53%的总降幅中。
https://www.forbes.com/sites/quora/2016/04/22/the-carbon-footprint-of-tesla-manufacturing/#34f1fa366096
是的,是的,确实如此。然而,对于上述所有的这些,藻类有负的碳足迹,剩菜可以喂猪,甚至牛,而且不需要传统的耕地面积来生产,似乎有人通过眼罩聚焦在这种“绿色”技术上。有含盐的深层含水层,可以利用风能/太阳能,如果使用更现代的围护技术,许多生产藻类的水会被反复使用。因此,满足了对水的需求,而不需要大量的土地(大约相当于整个美国舰队科罗拉多州陆地面积的七分之一),如果在海上建造,还会有额外的好处。
在这个问题上似乎有很多相互矛盾的信息。在嫌疑犯方面,平衡落在中间。下面这篇文章指出,锂离子电池生产过程中产生的二氧化碳约为每千瓦时0.2吨。这相当于一辆特斯拉75千瓦时的电池排放15吨二氧化碳,这一数字略高于《福布斯》文章中所说的1吨二氧化碳。正如他们所说,你的里程可能会有所不同。
https://www.thegwpf.com/new-study-large-co2-emissions-from-batteries-of-electric-cars/