Nová „ultra-baterie“ energeticky hustá jako vysoce výbušniny

Energetická hustota baterií je nesmírně důležitá, protože umožňuje nové technologie. Mezitím tahanice o vytvoření stále výkonnějších baterií přiměly některé výrobce k úvahám napájení mobilních telefonů s energeticky hustými uhlovodíky, jako je propan.

To je důvod, proč se tvrdí, že jde o extrémně ranou ultrabaterii nedávno oznámil v deníku Přírodní chemie jsou tak pozoruhodné.

Když se nad tím zamyslíte, [toto] je nejvíce zhuštěná forma skladování energie mimo jadernou energii, řekl vynálezce Choong-Shik Yoo z Washingtonské státní univerzity. Ultra-baterie Yoo se skládá z xenon difluoridu (XeF2), bílého krystalu používaného k leptání křemíkových vodičů, stlačeného do ultrahustého stavu uvnitř diamantového svěráku vyvíjejícího tlak více než dva miliony atmosfér.

Použití této úrovně tlaku na XeF2 pokovuje látku, tlačí všechny její atomy blíže k sobě, do nového stabilního stavu.

Tento obrázek ukazuje, jak krystal mění barvu při změně skupenství, z relativně měkkého průhledného krystalu na načervenalou dvourozměrnou grafitovou šestihrannou vrstvenou strukturu a poté, nad tlakem 70 gigapascalů, na černý trojrozměrný fluoritový konstrukce, což je kov.

V ultrahustém stavu je mechanická energie přenášená do metalizovaného XeF2 nyní uložena v samotné látce jako druh chemické energie. Vše, co je potřeba k jeho uvolnění, je narušení jediného atomu v krystalu, což způsobí, že se celá metalizovaná látka samovolně rozepne, říká Yoo.

Reakce by byla doslova výbušná. XeF2 by během okamžiku proměnil svou uloženou energii na tepelnou energii s téměř 100% účinností. XeF2 uchovává asi 1 kilajoul energie na gram, neboli asi 10 % energie uložené v raketovém palivu kapalných směsí H2 a O2, nebo asi 20 % [energie uložené v] jedné z nejsilnějších výbušnin, HMX, říká Yoo. Když je tento objev považován za potenciální médium pro ukládání energie, kvalifikuje se jako nová třída energetických molekul nebo pevných paliv, dodává.

Dokud nepřijdeme na to, jak vyrobit raketově poháněnou spotřební elektroniku, trikem, jak přeměnit XeF2 na životaschopný prostředek pro ukládání a uvolňování energie, je přijít na to, jaký druh nečistot přidat, aby byla metastabilní, stejně jako všechna hořlavá fosilní paliva, která jsou obklopeny, kterým říkáme plasty.

Pokud se zamyslíte nad všemi materiály, které známe, 95 % nebo více je v metastabilním stavu, říká Yoo.

Metastabilita je základním problémem v materiálovém výzkumu a je společná mnoha dalším látkám, které pokovují a získávají exotické vlastnosti po extrémním stlačení, včetně CO2, N2, O2 atd. Pokud Yoo a jeho kolegové dokážou tento problém překonat. látky, které mohou při vysokých tlacích získat novou molekulární konfiguraci, vytvoří zcela nový způsob ukládání energie.

Tento cíl je však ještě daleko – zatím byl Yooův objev syntetizován pouze v laboratoři, v množstvích tak malých, že když se rozepnou, nepředstavují žádné nebezpečí.

Sledujte Christophera Mimse na Twitteru , nebo kontaktujte ho e-mailem .

skrýt