Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Zimne ogniwo paliwowe
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej opracowali nowy elektrolit, który wydłuża żywotność akumulatorów litowo-jonowych. Już został on zastosowany w smartfonach i samochodach elektrycznych.
Nowy związek, sól LiTDi, jest produkowany na licencji PW przez francuski koncern chemiczny Arkema. Jako pierwsi w Europie opracowaliśmy nowy elektrolit, w dodatku z użyciem mniej toksycznego materiału. Przy użyciu tego materiału ogniwo wolniej się starzeje i jest dużo bardziej odporne na czynniki zewnętrzne. To drugi w historii baterii taki związek. W stosunku do stosowanego przez ostatnie 30 lat posiada podobne parametry elektryczne, ale dużo lepszą odporność temperaturową i chemiczną, mówi doktor habilitowany Leszek Niedzicki.
Nowy elektrolit aż trzykrotnie wydłuża żywotność akumulatora. A to oznacza, że dzięki niemu akumulatory w samochodach elektrycznych wytrzymają przez cały okres eksploatacji pojazdu i nie będzie trzeba ich wymieniać. Nowy elektrolit pozwala na bezproblemowe działanie akumulatora w temperaturach sięgających 90 stopni Celsjusza. Dzięki temu znika wiele ograniczeń, a akumulatorów w samochodach elektrycznych nie trzeba będzie tak intensywnie chłodzić. To zaś zmniejsza zapotrzebowanie samego samochodu na energię, zatem pozwala na zwiększenie jego zasięgu, szczególnie w upalne dni.
Uczeni z PW nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa. Pracują nad innymi komponentami akumulatorów, szczególnie przywiązując uwagę do opracowania stałego elektrolitu dla samochodów elektrycznych. Taki elektrolit nie może się zapalić, co zwiększa bezpieczeństwo pojazdu, który legnie poważnemu wypadkowi. Pracują też nad elektrolitami pozbawionymi fluoru. Fluor jest obecnie obecny w każdym elektrolicie, a jest to pierwiastek bardzo toksyczny w razie pożaru. Uczeni z Warszawy już mają na swoim koncie pierwsze sukcesy. Nasz wynalazek działa – nikomu dotąd się to jeszcze nie udało. Jesteśmy pierwsi, którym się to udało w skali laboratoryjnej. Dotąd uważano, że elektrolit bez fluoru nie jest możliwy. Pracuję nad tym z moimi doktorantami, m.in. mgr inż. Klaudią Rogalą i mgr. inż. Markiem Broszkiewiczem, mówi doktor Niedzicki.
Obecnie naukowcy starają się przeskalować swój wynalazek i stworzyć działające prototypowe akumulatory. Miałyby one nie zawierać fluoru i innych toksycznych oraz trudno dostępnych pierwiastków. Takie urządzenia byłyby tańsze w produkcji, bezpieczniejsze dla środowiska i łatwiejsze w recyklingu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Austriacko-włoski zespół opracował tatuażowe elektrody, uzyskiwane za pomocą drukarki atramentowej.
!RCOL
Naukowcy podkreślają, że elektrody wykorzystuje się m.in. w czasie elektroencefalografii (EEG) czy elektromiografii (EMG). Są one jednak sztywne, niewygodne i ograniczają mobilność pacjentów. Żel z elektrod szybko wysycha, trudno więc przeprowadzać z ich użyciem długie badania.
Autorzy nowej metody, opisanej na łamach periodyku Advanced Science, wykorzystali przewodzące polimery, które nadrukowywano na dostępnym w handlu papierze transferowym do tatuażu tymczasowego. Podłączenia konieczne do transmisji sygnału były zintegrowane z tatuażem.
Praktycznie niewyczuwalną elektrodę-tatuaż przenosi się po prostu na skórę pacjenta.
Ze względu na grubość poniżej 1 mikrometra tatuażowe elektrody bez problemu przystosowują się do nierówności ludzkiej skóry. Można je nakładać na części ciała, przy których tradycyjne elektrody się nie sprawdzały, np. na twarz.
Dzięki tej metodzie zrobiliśmy duży krok w kierunku rozwijania elektroniki naskórkowej - podkreśla Francesco Greco z Uniwersytetu Technologicznego w Grazu.
Co ważne, perforacja tatuażowej elektrody, np. przez rosnący włos, nie zaburza przewodzenia ani przekazywania sygnału. Podczas testów naukowcy wykazali, że bezproblemową transmisję można prowadzić nawet przez 3 dni.
Pracujemy nad bezprzewodowymi tatuażowymi elektrodami ze zintegrowanym tranzystorem. Dzięki temu możliwe będzie zarówno wysyłanie, jak i odbieranie sygnału, a więc pomiar impulsów i precyzyjna stymulacja wybranych regionów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Prof. Joseph Wang z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracował giętkie czujniki do wykrywania podwodnych zagrożeń, np. materiałów wybuchowych lub niebezpiecznych substancji. Grubą warstwę elektrochemicznego sensora nadrukowuje się na piance do nurkowania czy surfingu z neoprenu.
Od dawna interesujemy się wkładanymi z ubraniem systemami elektrochemicznego monitoringu do zastosowań medycznych i związanych z bezpieczeństwem. W ciągu ostatnich 3 lat pracowaliśmy nad giętkimi, nadrukowywanymi czujnikami i dzięki możliwościom naszej grupy rozszerzyliśmy ich zastosowanie do warunków podwodnych.
Studium finansowała Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych. Wśród naukowców zainteresowanie projektem było tym większe, że gros z nich nurkuje. Dzięki ich wytężonej pracy powstał naubraniowy czujnik elektrochemiczny do przeprowadzania analiz in situ w środowisku morskim. Artykuł na ten temat opublikowano w czerwcowym wydaniu pisma Analyst. Biorąc pod uwagę mnogość potencjalnych zastosowań i włożony wysiłek, nie dziwi, że Uniwersytet postanowił opatentować technologię.
Każdy, kto chce dokonywać pod wodą chemicznych pomiarów, by np. wykryć zanieczyszczenia, musi mieć przy sobie przenośny analizator. Zamiast tego proponujemy nadrukowywany na ramieniu kombinezonu nurkowego czujnik z 3 elektrodami. Wewnątrz neoprenu zamontowaliśmy 3-woltową baterię i elektronikę. W zamierzeniu przyłożone napięcie ma w przypadku docelowego związku zanieczyszczającego napędzać reakcję redoks (może on oddawać lub przyjmować elektrony i w zależności od tego być donorem lub akceptorem). Później wystarczy zmierzyć przepływ prądu.
Wyposażony w "kontrolki" czujnik wszczyna alarm, jeśli dopuszczalny poziom danego związku (szkodliwego zanieczyszczenia lub materiału wybuchowego) zostaje przekroczony. Jest to możliwe dzięki wmieszaniu do warstwy tuszu węglowego odpowiedniego enzymu; robi się to przed nadrukowaniem czujnika. Jeśli enzymem tym będzie tyrozynaza, a w wodzie pojawi się fenol, kolor diody LED zmieni się z zielonego na czerwony. W skład systemu wchodzi potencjostat o wymiarach 19 na 19 mm. Na odwrocie płytki obwodu drukowanego umieszczono baterię.
Zespół Wanga przetestował urządzenie na 3 związkach docelowych: 1) miedzi, 2) fenolu i 3) trotylu (TNT). W eksperymentach Amerykanie posłużyli się jedną elektrodą, ale można zastosować macierz elektrod, z których każda będzie wyposażona w reagent do wykrywania innego związku. Tego typu rozwiązanie pozwala na symultaniczną detekcję wielu zanieczyszczeń. Naukowcy sądzą, że neopren to idealny materiał do drukowania. Jest elastyczny i wodoodporny, dzięki czemu bez problemu uzyskuje się obraz o dużej rozdzielczości.
Testy w słonej wodzie, podczas których nadrukowane czujniki wyginano i poddawano innym deformacjom, wykazały, że w każdej bez wyjątku sytuacji sensory sprawowały się naprawdę dobrze. Po zakończeniu tego etapu badań przyszedł czas na ocenę wynalazku przez Marynarkę.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Uniwersytecie Harvarda powstało pierwsze cienkowarstwowe ogniwo paliwowe wyprodukowane w skali makro. Po raz pierwszy udało się skalować ogniwo paliwowe z tlenkiem stałym (SOFC) proporcjonalnie zwiększając moc urządzenia.
„Przełomowe znaczenie ma tutaj fakt, że uzyskaliśmy gęstość energetyczną porównywalną do tego, co można uzyskać za pomocą miniaturowych membran, ale tutaj mamy membrany setki razy większe, a to pokazuje, że technologia ta jest skalowalna" - mówi profesor Shriram Ramanathan.
W ogniwach z tlenkiem stałym wykorzystywane są obecnie bardzo cienkie membrany. Właśnie dzięki ich niewielkiej grubości jony mogą przechodzić przez membranę, a cały proces odbywa się w stosunkowo niskiej temperaturze. To z kolei pozwala na zmniejszenie rozmiarów ogniwa i wykorzystywanie mniejszej ilości rzadkich materiałów.
Problem jednak w tym, że dotychczas odpowiednio cienkie membrany udawało się zaimplementować w bardzo małych SOFC. Do praktycznego zastosowania tego typu ogniw musiałyby być one około 50-krotnie większe. „Jeśli wykonasz w tej skali tradycyjną membranę bez jakiejś struktury podpierającej to nic z tego nie wyjdzie - membrana się porwie. Można takie membrany stworzyć w laboratorium, ale nie można jej nawet ruszyć, natychmiast się drze" - mówi współautor badań, Bo-Kuai Lai.
Teraz naukowcy stworzyli membranę, którą wyposażyli w metalową kratownicę. Szczegółowe badania wykazały, że najlepiej sprawdzają się kształty okrągły oraz plaster miodu.
Już wcześniej inne zespoły naukowe pracowały nad podobnymi rozwiązaniami, żadnemu jednak nie udało się go zaimplementować bez jednoczesnego spadku gęstości energetycznej. Tymczasem makroogniwa z Harvarda charakteryzują się gęstością rzędu 155 miliwatów na centymetr kwadratowy (przy temperaturze 510 stopni Celsjusza), czyli porównywalną z mikroogniwami. Biorąc pod uwagę fakt, że są większe, mogą zapewnić wystarczającą ilość energii dla urządzeń przenośnych.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Chemicy z Instytutu Koloidów i Interfejsów Maxa Plancka wynaleźli technologię, która pozwala na niemal kompletne przekształcenie naturalnej matrycy – użyłkowania liścia – w magnetyczny cementyt (węglik żelaza). By się to udało, potraktowali liść octanem żelaza, azotem i ciepłem.
Jak zapewniają twórcy, metodę można wykorzystać do odtworzenia w węglikach metali wszystkich zawierających węgiel struktur. Naturalne formy są bardzo użyteczne z kilku względów. Po pierwsze, zazwyczaj wykazują wysoką stabilność mechaniczną. Po drugie, w związku z dużymi powierzchniami, wspaniale nadają się na wzorce pod katalizatory czy elektrody. Badacze z Poczdamu zainteresowali się właśnie węglikiem metalu, ponieważ ma właściwości magnetyczne, przewodzi prąd i wykazuje dużą wytrzymałość na wysokie temperatury i naprężenia. Ze względu na stabilność materiałowi niezwykle trudno było nadać konkretną formę, ale Niemcy znaleźli na to sposób.
Zaczęli od zanurzenia ożyłkowania liścia kauczukowca w roztworze octanu żelaza. Później osuszyli je powietrzem ogrzanym do temperatury 40 stopni Celsjusza. Na końcu przyszła kolej na azot i kolejne ogrzanie, tym razem do temperatury 700 stopni Celsjusza. Strukturę odtworzono co do najmniejszego szczegółu – chwali się przeprowadzająca eksperyment Zoe Schnepp.
Potraktowany gorącem octan żelaza z unerwienia liścia przekształca się w cementyt, który ulega następnie zredukowaniu przez węgiel z nerwacji do węglika żelaza. Użyłkowanie stanowi zarówno formę, jak i dostarcza węgiel do przebiegu reakcji. W rezultacie przekształciliśmy organiczną strukturę w jednym kroku. To odróżnia naszą metodę od innych technik, które także wykorzystują biologiczne formy do uzyskania struktur nieorganicznych. Naukowcy od jakiegoś czasu pozyskują tlenki metali, wychodząc od naturalnych materiałów, np. liści. Jednemu zespołowi udało się już wygenerować węglik krzemu [karborund] ze wstępnie przetworzonych materiałów naturalnych. My rozwinęliśmy ten proces.
Aby sprawdzić, czy liść uległ całkowitemu przekształceniu w węglik żelaza, badacze umieścili go w ogniwie elektrolitycznym jako anodę. Na użyłkowaniu gromadził się tlen, a na katodzie wodór. Eksperyment potwierdził, że większość liścia przekształciła się w węglik żelaza. Poza tym zawiera on niewielką domieszkę węgla. Za pomocą magnesu trwałego Niemcy wykazali też, że unerwienie uzyskało właściwości magnetyczne węglika żelaza.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.