في السنوات الأخيرة ، مع التطور السريع لتقنيات الطاقة الجديدة ، أصبحت مواد القطب القائم على النيكل نقطة ساخنة للبحث بسبب خصائصها الكهروكيميائية الممتازة. تلخص هذه المقالة عددًا من نتائج البحث العلمي وتصدر مواد القطب النيكل الموصى بها ومزاياه في سيناريوهات التطبيق المختلفة.
I. بطارية النيكل-هيدروجين: قطب هيدروكسيد النيكل عالي الاستقرار
تُظهر مواد القطب -ni (OH) ₂ (رقم نقل الإلكترون حوالي 1.3) الذي تم تطويره بواسطة فريق معهد هاربين للتكنولوجيا مزايا كبيرة. بالمقارنة مع التقليدية -NI (OH) ₂ ، فإنه يحتوي على خصائص ميكانيكية أفضل ، وإمكانات الإلكترود الأكثر إيجابية ، وكفاءة شحن أعلى ، وتقليل مقاومة نقل الشحنة بين حوالي 30 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يقلل -NI (OH) ₂ محتوى النيكل في المادة النشطة بنسبة 30 ٪ ، والذي يتمتع بحماية البيئة والقيمة الاقتصادية. ووجدت الدراسة أيضًا أن معدل صدع التراص للمادة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بسعة التفريغ. معدل صدع التراص للمواد عالية السعة (270 مللي أمبير/جم) هو 14.9 ٪ ، مما يوفر فكرة جديدة لتحسين تصميم القطب.
الثاني. Supercapacitor: قطب أكسيد النيكل/الكربون نانوت الأنابيب المركب
تحتوي المادة المركبة لأكسيد النيكل (NIO) والأنابيب النانوية الكربونية (CNT) على أداء رائع في مجال تخزين الطاقة. يحتوي القطب المركبة NIO/CNT على طريقة SOL-GEL والترسب الكهروكيميائي على سعة محددة تصل إلى 160 فهرنهايت/جم ، ولديها سعة مزدوجة الطبقات وخصائص كاذبة الكاذبة. تصل السعة المحددة لـ NIO القطب الفردي المعالج بالحرارة عند 250 درجة إلى 240 فهرنهايت/جم ، وهو أفضل من مواد الكربون المنشط التقليدية ، ويقلل إدخال الأنابيب النانوية الكربونية من المعاوقة وتوسيع النافذة المحتملة للعمل. تحتوي المواد المستندة إلى النيكل النانوية التي يتم تصنيعها بواسطة الطريقة الحرارية المائية (مثل المجهرية المجوفة للنيكل المجوفة وقضبان أكسيد النيكل التي يسهل اختراقها) على سعة محددة لأكثر من 1000F/G واستقرار دورة ممتازة ، وهي مناسبة لأنظمة تخزين طاقة طاقة جديدة.
ثالثا. بطارية الزنك نيكل: تقنية كهربائية عالية الكثافة
كبطارية ثانوية خضراء ، تستمر تقنية القطب النيكل في بطاريات الزنك نيكل في التحسن. أظهرت الدراسات أن الأقطاب الكروية عالية الكثافة (OH) ₂ تحتاج إلى توليف مواد نشطة للنقل النشط العالي لقمع مشاكل التوسع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكنولوجيا أكسيد أكسيد الزنك (مثل أكسيد الزنك النانوي على شكل قضيب وكروي) يحسن بشكل كبير استقرار دورة أقطاب الزنك ، بسعة محددة تبلغ 630 مللي أمبير/غرام ، والتي من المتوقع أن تعزز تصنيع بطاريات الزنك النيكل.
رابعا. تفاعل تطور الهيدروجين: السبائك القائمة على النيكل وأقطاب بنية مسامية
في مجال إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمياه ، يتم تحضير سبائك القائمة على النيكل (مثل Ni-S ، Ni-SN) وأقطاب النيكل التي يسهل اختراقها عن طريق الترميز الكهربائي ، مما يدل على انخفاض نشاط تطور الهيدروجين المنخفض وعالي النشاط الحفاز. تعمل أقطاب أكسيد المعادن الثمينة القائمة على النيكل على تحسين مساحة السطح والكفاءة الحفزية ، مما يوفر حلاً جديدًا لتطوير الطاقة النظيفة.
خامسا استكشاف الحدود: المركبات المعبأة والمواد النادرة من المغنيسيوم المستندة إلى النيكل
الخصائص الكاذبة للهيدروكسيدات ذات الكوبالت الكاذبة ، والكبريتيدات والسيلينيدات أفضل بكثير من تلك الموجودة في المركبات أحادية المعدل ، وتحسين القدرة المحددة للدورة والدورة بشكل كبير. أصبحت سبائك تخزين الهيدروجين النادرة التي تعتمد على الأرض (مثل AB₃ ، نوع A₂b₇) محورًا للبحث في الجيل الجديد من مواد قطبي السلبية بطارية النيكل بسبب قدرتها على التصريف المرتفعة وأداء المعدل.
خاتمة
يعزز التطوير المتنوع لمواد القطب القائم على النيكل ابتكار تقنيات تخزين الطاقة وتحويل الطاقة. من الثبات العالي-NI (OH) ₂ إلى مركبات NIO/CNT عالية الأداء ، من تحسين بطارية الزنك نيكل إلى تطبيقات تحفيز تطور الهيدروجين ، وضعت هذه الإنجازات أساسًا علميًا لكفاءة عالية وخضرة لأجهزة الطاقة الجديدة. في المستقبل ، سيؤدي تقدم تنظيم البنية النانوية والتكنولوجيا المركبة إلى إطلاق العنان لإمكانات المواد القائمة على النيكل ويساعد على تحقيق هدف "الكربون المزدوج".
