Новости

Новые наноленты могут повысить эффективность батарей и солнечных элементов

Новые наноленты могут повысить эффективность батарей и солнечных элементов

Исследователи создали новое семейство наноматериалов путем сплавления фосфора с мышьяком для создания лент толщиной в один атом, обладающих высокой проводимостью, что делает их идеальными кандидатами для использования в батареях следующего поколения, солнечных элементах и ​​квантовых компьютерах.

<р>«Фосфор?» Я слышу, как вы спрашиваете: «Но это не очень хорошо проводит электричество». Вы правы, это не так, а это означает, что сам по себе он мало что может предложить в практических приложениях и устройствах. гораздо более полезным.

«Наша последняя работа по сплавлению фосфорных нанолент с мышьяком открывает дополнительные возможности, в частности, улучшение хранения энергии в батареях и суперконденсаторах, а также улучшение детекторов ближнего инфракрасного диапазона, используемых в медицине», — сказал Адам. Клэнси, один из авторов исследования.

Под нанолентами исследователи подразумевают ленты фосфора толщиной в один атом или, точнее, фосфорена, двумерного материала, состоящего из одного слоя искусственно созданного слоистого черного фосфора, наиболее стабильной формы фосфора. В 2019 году исследователи UCL обнаружили потенциал фосфорных нанолент, обнаружив, что добавление их в качестве слоя к перовскитным солнечным элементам позволяет клеткам использовать больше энергии Солнца.

В текущем исследовании, стремясь улучшить электропроводность фосфора, они ввели «крошечное» количество мышьяка. Кристаллы, образовавшиеся из листов фосфора и мышьяка, были смешаны с литием, растворенным в жидком аммиаке при температуре -58 ° F (-50 ° C). Аммиак удаляли через 24 часа и заменяли органическим растворителем. Из-за атомной структуры листов ионы лития могут перемещаться только в одном направлении, а не в поперечном направлении, вызывая растрескивание, образующее ленты. Исследователи создали новое семейство наноматериалов: наноленты из сплава мышьяка и фосфора (AsPNR).

Они обнаружили, что AsPNR обладают высокой электропроводностью при температуре выше 130 К (–226 °F/–140 °C), сохраняя при этом полезные свойства нанолент, содержащих только фосфор. Ключевой характеристикой AsPNR является их чрезвычайно высокая «мобильность дырок». Дырки являются противоположными партнерами электронов в электрическом транспорте, поэтому повышение их подвижности (показатель скорости, с которой они движутся через материал) помогает электрическому току двигаться более эффективно.

В настоящее время для использования в качестве анодного материала в литий-ионных или натрий-ионных батареях фосфорные наноленты необходимо смешивать с проводящим материалом, таким как углерод. Исследователи говорят, что поскольку AsPNR увеличивают количество энергии, которую может хранить аккумулятор, и скорость, с которой он может заряжаться и разряжаться, от углеродного наполнителя можно отказаться. Более того, они говорят, что использование AsPNR в солнечных элементах улучшит поток заряда через устройства, повысив эффективность ячеек.

«Мышьяково-фосфорные ленты также оказались магнитными, что мы считаем исходит от атомов по краю, что делает их потенциально интересными и для квантовых компьютеров», — сказал Клэнси. «В более широком смысле исследование показывает, что легирование является мощным инструментом для контроля свойств и, следовательно, применения и потенциала этого растущего семейства наноматериалов».

Исследователи говорят, что их AsPNR можно производить в больших масштабах в жидкости, которая затем их можно было бы использовать для их применения в больших объемах и с низкими затратами для использования в различных приложениях.

Исследование было опубликовано в Журнале Американского химического общества..

р>

Источник

Нажмите, чтобы оценить статью
[Итого: 0 Среднее значение: 0]

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»