Nuair a shreabhann iain litiam isteach agus amach as leictreoid cheallraí le linn luchtaithe agus scaoilte, sceitheann giota beag ocsaigine amach agus laghdaíonn voltas na ceallraí' s - tomhas ar an méid fuinnimh a sheachadann sé - giotán atá chomh beag bídeach. Méadaíonn na caillteanais le himeacht ama, agus is féidir leo acmhainn stórála fuinnimh na ceallraí' s a spáráil faoi 10-15%.
Anois rinne taighdeoirí an próiseas sár-mhall seo a thomhas le mionsonraí nach bhfacthas riamh roimhe, ag taispeáint conas a athraíonn na poill, nó na folúntais, a fhágtar trí éalaithe ocsaigine éalaithe struchtúr agus ceimic an leictreoid' s agus laghdaíonn siad de réir a chéile an méid fuinnimh is féidir leis a stóráil.
Téann na torthaí salach ar chuid de na toimhdí a rinne eolaithe faoin bpróiseas seo agus d’fhéadfadh siad bealaí nua a mholadh chun leictreoidí a innealtóireacht chun é a chosc.
Rinne an fhoireann taighde ón Roinn Fuinnimh' s Saotharlann Luasaire Náisiúnta SLAC agus Ollscoil Stanford cur síos ar a gcuid oibre i Nature Energy inniu.
& quot; Bhíomar in ann méid an-bheag ocsaigine a thomhas ag breacadh amach, chomh mall riamh, thar na céadta timthriall," arsa Peter Csernica, mac léinn PhD Stanford a d’oibrigh ar na turgnaimh leis an Ollamh Comhlach Will Chueh." Is é an rud a rinne sé deacair é a bhrath' s chomh mall."
Cathaoir rocach dhá bhealach
Oibríonn cadhnraí litiam-ian cosúil le cathaoir rocach, ag bogadh iain litiam anonn is anall idir dhá leictreoid a stórálann muirear go sealadach. Go hidéalach, is iad na hiain sin na rudaí amháin a ghluaiseann isteach agus amach as na billiúin nanacháithníní a chomhdhéanann gach leictreoid. Ach tá a fhios ag taighdeoirí le tamall go sceitheann adamh ocsaigine as na cáithníní de réir mar a ghluaiseann litiam anonn is anall. Ba dheacair na sonraí a bhreacadh síos toisc go bhfuil na comharthaí ó na sceitheanna seo ró-bheag le tomhas go díreach.
& quot; Is é méid iomlán an sceitheadh ocsaigine, os cionn 500 timthriall de mhuirearú agus scaoileadh ceallraí, 6%," A dúirt Csernica." Nach' s líon chomh beag sin, ach má dhéanann tú iarracht an méid ocsaigine a thagann amach le linn gach timthrialla a thomhas, déanann sé' s thart ar aon cheathrú cuid de faoin gcéad."
Sa staidéar seo, thomhais taighdeoirí an sceitheadh go hindíreach ina ionad, trí fhéachaint ar an gcaoi a n-athraíonn caillteanas ocsaigine ceimic agus struchtúr na gcáithníní. Rianaigh siad an próiseas ar scálaí éagsúla faid - ó na nanacháithníní is lú go dtí cnapáin de nanacháithníní go dtí tiús iomlán leictreoid.
Toisc go bhfuil sé' s chomh deacair d’adamh ocsaigine bogadh timpeall in ábhair sholadacha ag na teochtaí ina n-oibríonn cadhnraí, is í an eagna traidisiúnta nach dtagann na sceitheanna ocsaigine ach ó dhromchlaí nanacháithníní, a dúirt Chueh, cé go bhfuil sé seo déanta curtha suas le haghaidh díospóireachta.
Chun léargas níos dlúithe a fháil ar a bhfuil' s ag tarlú, rothaigh an fhoireann taighde cadhnraí ar feadh méideanna éagsúla ama, thóg siad óna chéile iad, agus slisnigh siad nanacháithníní leictreoid le haghaidh scrúdú mionsonraithe i Saotharlann Náisiúnta Lawrence Berkeley' s Ardfhoinse Solais. Scanadh micreascóp X-gha speisialaithe ansin ar fud na samplaí, ag déanamh íomhánna ardteochta agus ag cumadh comhdhéanamh ceimiceach gach spota bídeach. Cuireadh an fhaisnéis seo le chéile le teicníc ríomha ar a dtugtar ptychography chun sonraí nanascála a nochtadh, arna dtomhas i mbilliúin méadar.
Idir an dá linn, ag SLAC' s Foinse Solais Stanford Synchrotron, lámhaigh an fhoireann X-ghathanna trí leictreoidí iomlána chun a dhearbhú go raibh an méid a bhí á fheiceáil acu ag leibhéal na nanascála fíor ar scála i bhfad níos mó.
Pléasctha, ansin breac
Agus na torthaí turgnamhacha á gcur i gcomparáid le samhlacha ríomhaireachta ar an gcaoi a bhféadfadh caillteanas ocsaigine tarlú, tháinig an fhoireann ar an gconclúid go n-éalaíonn pléascadh tosaigh ocsaigine ó dhromchlaí cáithníní, agus ina dhiaidh sin breac an-mhall ón taobh istigh. Nuair a chuaigh nanacháithníní le chéile chun cnuasaigh níos mó a dhéanamh, chaill siad siúd in aice le lár an chnapáin níos lú ocsaigine ná iad siúd in aice leis an dromchla.
Ceist thábhachtach eile, a dúirt Chueh, is ea an tionchar a bhíonn ag cailliúint adamh ocsaigine ar an ábhar a d’fhág siad ina ndiaidh." Go bhfuil' s i ndáiríre ina rúndiamhair mhór," dúirt sé." Samhlaigh go bhfuil na hadaimh sna nanacháithníní cosúil le sféir lánphacáilte. Má choinníonn tú adamh ocsaigine a thógáil amach, d’fhéadfadh an rud ar fad titim síos agus dlús a chur leis, mar is maith leis an struchtúr fanacht pacáilte go dlúth."
Ó tharla nárbh fhéidir an ghné seo de struchtúr an leictreoid' s a íomháú go díreach, rinne na heolaithe comparáid arís le cineálacha eile breathnuithe turgnamhacha i gcoinne samhlacha ríomhaire de chásanna éagsúla caillteanais ocsaigine. Thug na torthaí le fios go leanann na folúntais ann - nach dtiteann an t-ábhar anuas agus a dhlúthaíonn - agus tugann siad le tuiscint conas a chuireann siad leis an gceallraí' s meath de réir a chéile.
& quot; Nuair a fhágann duilleoga ocsaigine, imíonn adamh mangainéise, nicil agus cóbalt máguaird. Tá na hadaimh go léir ag rince as a suíomhanna idéalach," A dúirt Chueh." Déanann an t-athchóiriú seo ar iain miotail, chomh maith le hathruithe ceimiceacha de bharr na hocsaigine atá in easnamh, voltas agus éifeachtúlacht na ceallraí a dhíghrádú le himeacht ama. Tá aithne ag daoine ar ghnéithe den fheiniméan seo le fada, ach ní raibh an mheicníocht soiléir."
Anois, a dúirt sé," tá an tuiscint eolaíoch, ón mbun aníos&againn; den fhoinse thábhachtach seo de dhíghrádú ceallraí, a bhféadfadh bealaí nua a bheith ann chun caillteanas ocsaigine agus a éifeachtaí dochracha a mhaolú.
