Суперкомпьютер продлевает аккумуляторам жизнь
2 мин чтения
Суперкомпьютер продлевает аккумуляторам жизнь

В МГУ создают основу малой энергетики будущего

Сотрудники Физического и Химического факультетов МГУ имени М.В. Ломоносова работают над перспективными литий-воздушными аккумуляторами. Они построили компьютерную модель, чтобы лучше понять происходящие в них процессы. Результаты работы опубликованы в Journal of Physical Chemistry C.

Литий-воздушные аккумуляторы вырабатывают электроэнергию буквально из воздуха. Они легче и за счет большей плотности энергии гораздо эффективнее литий-ионных. Литий-воздушные аккумуляторы помогут увеличить пробег электромобилей без подзарядки. Но серийное производство литий-воздушных аккумуляторов еще не началось: их разработчики до сих пор сталкиваются с технологическими сложностями, которые пока не могут разрешить.

Электрохимическая ячейка, в которой изучаются процессы в литий-воздушных аккумуляторах. Источник: Алексей Хохлов/МГУ

«Литий-воздушный аккумулятор потенциально обладает в три-пять раз большей удельной энергией, чем современный литий-ионный. Но одна из главных его проблем — быстрая пассивация электрода, то есть переход поверхности материала электрода в неактивное состояние», — рассказал один из авторов статьи Артем Сергеев, аспирант кафедры Физики полимеров и кристаллов Отделения физики твердого тела Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

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 такого аккумулятора.

«В случае успеха разработки наш новый аккумулятор должен стать действительно литий-воздушным, а нежелательные компоненты воздуха (влага, углекислый газ) будут «отфильтровываться» специальными мембранами. Но пока существуют и другие, более фундаментальные проблемы, поэтому сейчас, как правило, мы используем литий-кислородные ячейки, куда подается чистый кислород из баллонов», — рассказал один из авторов статьи Алексей Хохлов, доктор физико-математических наук, академик РАН, заведующий кафедрой Физики полимеров и кристаллов Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

В литий-воздушном аккумуляторе катод (положительный электрод) — это пористая углеродная губка, в пустотах которой находится содержащий ионы лития электролит. Катод контактирует с внешней газовой средой, чтобы воздух поступал к электролиту — жидкому ионному проводнику. Для полноатомного моделирования границы раздела между поверхностью катода и электролитом методами молекулярной динамики был использован суперкомпьютерный комплекс МГУ.

Принцип работы литий-воздушного аккумулятора. Источник: Icarbio.ru

«Мы выяснили, что образование непроводящих продуктов на поверхности катода происходит только после связывания промежуточного продукта надпероксид-аниона О2- с ионами лития, которые в большом количестве присутствуют вблизи катода. Если их оттуда вытеснить, то, может быть, пассивация перестанет протекать так быстро», — сообщил академик Алексей Хохлов.

Чтобы обойти все препятствия на пути к серийному выпуску литий-воздушных аккумуляторов, потребуется, по разным оценкам, от 5 до 10 лет.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Ульмского университета, Германия.

Если у Вас возник вопрос по материалу, то Вы можете задать его специальной рубрике Задать вопрос В ожидании «Кровавой луны» Далее в рубрике В ожидании «Кровавой луны»Жители России, за исключением Камчатки и Чукотки, вечером 7 августа смогут увидеть уникальное лунное затмение Читайте в рубрике «Герои Российского Бизнеса»3-5 октября 2017 года в Vegas City Hall состоится предпринимательский форум «Герои Российского Бизнеса» — одно из самых престижных и громких бизнес-мероприятий года, на котором соберутся около 1500 предпринимателей. «Герои Российского Бизнеса»
Подписывайтесь на канал rusplt.ru в Яндекс.Дзен
Подписывайтесь на канал rusplt в Дзен
Комментарии
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
История, политика и наука с её дронами-убийцами
Читайте ежедневные материалы на гуманитарные темы. Подпишитесь на «Русскую планету» в соцсетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!