13083

مروري بر كاربرد چارچوب ھاي فلز-آلي در باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن

1401

سيد مرتضي موسوي خوشدل

تقاضاي رو بھ افزايش جھاني براي مصرف انرژي، بايد با طراحي و ساخت سيستم ھاي بھينھ شده ي ذخيره سازي انرژي پاسخ داده شود. در اين حوزه، سيستم ھاي الكتروشيميايي (باتري ھا – پيل ھاي سوختي – ابرخازن ھا) كھ براي توليد، تبديل و ذخيره سازي انرژي بكار ميروند؛ نقشي كليدي ايفا ميكنند. در اين ميان، انتظار ميرود كھ باتري ھاي ليتيومي قابل شارژ، سھم نسبتا بزرگي از آينده ادوات ذخيره سازي انرژي الكتروشيميايي را بھ خود اختصاص دھند. امروزه ظرفيت رشد فناوري باتري ھاي ليتيوم-يون، بھ علت چالشھاي مرتبط با مواد الكترودي اين نوع از باتري ھا، با محدوديت ھايي مواجھ شده است. بنابراين براي پاسخگويي بھ نيازھاي روزافزون بھ ذخيره سازھاي انرژي، بايد رويكردھاي جديدي اتخاذ گردد. يك رويكرد كھ اخيرا بسيار مورد توجھ محققان قرار گرفتھ است، مربوط بھ توسعھ فناوري باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن ميباشد. مھمترين چالش يا موانع بر سر راه تجاري سازي باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن OER/ORR) مربوط بھ سينتيك كند واكنش ھاي بازيابي اكسيژن و كاھش اكسيژن ) ميباشد كھ منجر بھ محدوديت در سيكل پذيري، نرخ پذيري، ظرفيت جريان و بازدھي فرآيندھاي شارژ و دشارژ گرديده است. جھت غلبھ بر مشكلات ذكر شده، رايج ترين نوع كاتاليست ھاي استفاده شده در كاتد باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن ، كاتاليزورھاي بر پايھ پلاتين و طلا ميباشد. اين كاتاليست ھا اگرچھ سبب افزايش قابل توجھ سينتيك واكنش ھاي اكسيژن ميشوند ولي بسيار گران قيمت بوده و مانع توسعھ و تجاري سازي اين نوع باتري ھا شده اند. در باتريھاي ليتيوم-اكسيژن بھ طور گسترده در دھھ گذشتھ (MOF) استفاده از چارچوبھاي فلزي-آلي مورد مطالعھ قرار گرفتھ است. يونھاي فلزي با آرايھھايي كھ براي ايجاد ساختارھاي يك، دو يا سھ MOF بعدي بھ ليگاندھاي آلي متصل ميشوند، خانواده مولكولھاي معروف بھ را تشكيل ميدھند؛ گره ھاي فلزي و پيوندھاي آلي كلاسھاي مختلفي از اين مواد متخلخل را تشكيل ميدھند؛ بھ دليل طراحي مدولار خود، آنھا قابليت تنظيم مصنوعي عالي را ارائھ ميدھند، كھ امكان كنترل دقيق شيميايي و ساختاري را فراھم ميكند كھ در مواد الكترود باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن بسيار مطلوب است. در اين مطالعھ ابتدا باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن و چارچوب ھاي فلز-آلي معرفي ميكنيم و بھ بررسي كاربرد چارچوب ھاي فلز- آلي در باتري ھاي ليتيوم-اكسيژن ميپردازيم.

1/29/2024 12:00:00 AM

81839

1402/11/24

A review on the application of metal-organic frameworks in Lithium-oxygen batteries

باتري , ليتيوم , ليتيوم-اكسيژن , چارچوب ھاي فلز-آلي

MOF , LOB , metal-organic frameworks , Lithium-oxygen , batteries