Lityum Hava Pili: Elektrikli yolcu uçaklarının önü açılıyor

By Fouad Sabry

Lityum Hava Pili Nedir

Li-air pil olarak da bilinen lityum-hava pili, bir tür metal-hava elektrokimyasal hücre veya pil kimyasıdır. Anotta lityumun oksidasyonu ve katotta oksijenin azalmasıyla bir akım akışını indükleyerek çalışır.

Nasıl Yararlanacaksınız

(I) Aşağıdaki konularla ilgili bilgiler ve doğrulamalar:

Bölüm 1: Lityum-hava pili

Bölüm 2: Elektrot

Bölüm 3: Lityum-iyon pil

Bölüm 4: Çinko-hava pil

Bölüm 5: Nano piller

Bölüm 6: Lityum iyon kapasitör

Bölüm 7: Lityum-kükürt pil

Bölüm 8: İnce film lityum iyon pil

Bölüm 9: Katı hal pil

Bölüm 10: Lityum iyon için nanomimariler piller

Bölüm 11: Metal-hava elektrokimyasal hücresi

Bölüm 12: Potasyum-iyon pil

Bölüm 13: Ayırıcı (elektrik)

Bölüm 14: Sodyum-iyon pil

Bölüm 15: Peter Bruce

Bölüm 16: Alüminyum-iyon pil

Bölüm 17: Lityum-iyon pillerle ilgili araştırma

Bölüm 18: Magnezyum pil

Bölüm 19: Cam pil

Bölüm 20: C alsiyum pil

Bölüm 21: Lityum-iyon pilin tarihi

(II) Lityum hava pili hakkında kamuoyunda en çok sorulan soruların yanıtlanması.

(III) Gerçek lityum hava pilinin birçok alanda kullanımına ilişkin dünya örnekleri.

(IV) Kısaca açıklamak için 17 ek, lityum hava pili teknolojilerini 360 derece tam olarak anlamak için her sektörde 266 gelişmekte olan teknoloji.

Bu Kitap Kimler İçin

Profesyoneller, lisans ve lisansüstü öğrenciler, meraklılar, hobiler ve herhangi bir konuda temel bilgi veya bilginin ötesine geçmek isteyenler bir tür lityum hava pili.

• Language: Türkçe
• Publisher: Bir Milyar Bilgili [Turkish]
• Release date: Nov 7, 2022

Book preview

Telif hakkı

Lityum Hava Pil Telif Hakkı © 2022 Fouad Sabry tarafından. Tüm Hakları Saklıdır.

Tüm hakları saklıdır. Bu kitabın hiçbir bölümü, yazarın yazılı izni olmaksızın, herhangi bir biçimde veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere herhangi bir elektronik veya mekanik yolla çoğaltılamaz. Bunun tek istisnası, bir incelemede kısa alıntılar yapabilen bir hakem tarafından yapılır.

Fouad Sabry tarafından tasarlanan kapak.

Bu kitap bir kurgu eseridir. İsimler, karakterler, yerler ve olaylar ya yazarın hayal gücünün ürünleridir ya da kurgusal olarak kullanılır. Gerçek kişilere, yaşayan veya ölülere, olaylara veya mekanlara herhangi bir benzerlik tamamen tesadüfidir.

Bonus

1BKOfficial.Org + [e-mail] adresine Lityum Hava Pil: Elektrikli yolcu uçaklarının önünü açma konu satırını içeren bir e-posta gönderebilirsiniz ve bu kitabın ilk birkaç bölümünü içeren bir e-posta alacaksınız.

Fouad Sabry

1BK web sitesini ziyaret edin

www.1BKOfficial.org

Önsöz

Bu kitabı neden yazdım?

Bu kitabı yazma hikayesi 1989 yılında İleri Düzey Öğrenciler Ortaokulu'nda öğrenciyken başladı.

Şu anda birçok gelişmiş ülkede mevcut olan STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Okulları gibidir.

STEM, öğrencileri dört özel disiplinde (bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinlerarası ve uygulamalı bir yaklaşımla eğitme fikrine dayanan bir müfredattır. Bu terim genellikle okullarda bir eğitim politikasını veya müfredat seçimini ele almak için kullanılır. İşgücünün gelişimi, ulusal güvenlik endişeleri ve göç politikası üzerinde etkileri vardır.

Kütüphanede, her öğrencinin herhangi bir kitabı seçmekte ve 1 saat boyunca okumakta özgür olduğu haftalık bir ders vardı. Sınıfın amacı, öğrencileri eğitim müfredatı dışındaki konuları okumaya teşvik etmektir.

Kütüphanede, raflardaki kitaplara bakarken, 5 bölümden oluşan toplam 5.000 sayfalık devasa kitaplar fark ettim. Kitapların adı Teknoloji Ansiklopedisi, etrafımızdaki her şeyi tarif eden,yarı iletkenlere mutlak sıfır, o zamanlar hemen hemen her teknoloji, renkli illüstrasyonlar ve basit kelimelerle anlatıldı. Ansiklopediyi okumaya başladım ve tabii ki haftalık 1 saatlik derste bitiremedim.

Bu yüzden babamı ansiklopediyi satın almaya ikna ettim. Babam hayatımın başında benim için tüm teknoloji araçlarını, ilk bilgisayarı ve ilk teknoloji ansiklopedisini satın aldı ve her ikisinin de kendim ve kariyerim üzerinde büyük etkisi oldu.

Tüm ansiklopediyi bu yılın aynı yaz tatilinde bitirdim ve sonra evrenin nasıl çalıştığını ve bu bilgiyi günlük sorunlara nasıl uygulayacağımı görmeye başladım.

Teknolojiye olan tutkum 30 yıldan daha uzun bir süre önce başladı ve hala yolculuk devam ediyor.

Bu kitap, okuyuculara lisedeyken yaşadığım aynı şaşırtıcı deneyimi verme girişimim olan Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi nin bir parçası, ancak 20. yüzyıl teknolojileri yerine, 21.  yüzyılın gelişmekte olan teknolojileri, uygulamaları ve endüstri çözümleriyle daha çok ilgileniyorum.

Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi 365 kitaptan oluşacak, her kitap tek bir gelişen teknolojiye odaklanacak. Gelişmekte olan teknolojilerin listesini ve endüstriye göre kategorize edilmelerini kitabın sonundaki Çok Yakında bölümünde okuyabilirsiniz.

365 kitap, okuyuculara bir yıllık süre içinde her gün gelişen tek bir teknoloji hakkındaki bilgilerini artırma şansı veriyor.

Giriş

Bu kitabı nasıl yazdım?

Yükselen Teknolojiler Ansiklopedisinin her kitabında, insanların zihinlerinden anında, ham arama içgörüleri elde etmeye çalışıyorum, ortaya çıkan teknoloji hakkındaki sorularını cevaplamaya çalışıyorum.

Her gün 3 milyar Google araması var ve bunların% 20'si daha önce hiç görülmedi. İnsanların düşüncelerine doğrudan bir çizgi gibidirler.

Bazen bu 'Kağıt sıkışmasını nasıl gideririm' şeklindedir. Diğer zamanlarda, yalnızca Google ile paylaşmaya cesaret edebilecekleri can sıkıcı korkular ve gizli özlemlerdir.

Lityum Hava Pil hakkında kullanılmayan bir içerik fikirleri altın madeni keşfetme arayışımda, Google gibi arama motorlarından otomatik tamamlama verilerini dinlemek için birçok araç kullanıyorum, ardından her yararlı ifadeyi ve soruyu hızla kranklıyorum, insanlar Lityum Hava Pil anahtar kelimesi etrafında soruyorlar.

İnsanların içgörüsü olan bir altın madeni, taze, ultra yararlı içerik, ürün ve hizmetler oluşturmak için kullanabilirim. Sizin gibi nazik insanlar gerçekten istiyor.

İnsan aramaları, insan ruhunda şimdiye kadar toplanan en önemli veri kümesidir. Bu nedenle, bu kitap canlı bir üründür ve tıpkı sizin ve benim gibi, bu yeni ortaya çıkan teknolojiyi merak eden ve bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyen insanlar tarafından sorulan Lityum Hava Pili ile ilgili yeni sorular için giderek daha fazla cevapla sürekli güncellenmektedir.

Bu kitabı yazmanın yaklaşımı, insanların Lityum Hava Pili etrafında nasıl arama yaptıklarını, kafamın tepesinden düşünmeyeceğim soruları ve sorguları ortaya çıkardıklarını ve bu soruları süper kolay ve sindirilebilir kelimelerle cevapladıklarını daha derin bir anlayış seviyesine getirmek ve kitapta basit bir şekilde gezinmektir.

Bu yüzden, bu kitabı yazmaya gelince, mümkün olduğunca optimize edilmiş ve hedeflenmiş olmasını sağladım. Bu kitabın amacı, insanların Lityum Hava Pili hakkındaki bilgilerini daha iyi anlamalarına ve büyütmelerine yardımcı olmaktır. İnsanların sorularını mümkün olduğunca yakından cevaplamaya ve çok daha fazlasını göstermeye çalışıyorum.

İnsanların sahip olduğu soruları ve sorunları keşfetmenin ve onlara doğrudan cevap vermenin ve kitabın içeriğine içgörü, onaylama ve yaratıcılık eklemenin harika ve güzel bir yoludur - hatta sahalar ve teklifler. Kitap, başka türlü ulaşamayacağım zengin, daha az kalabalık ve bazen şaşırtıcı araştırma taleplerini ortaya çıkarıyor. Hiç şüphe yok ki, bu yaklaşımı kullanarak kitabı okuduktan sonra, potansiyel okuyucuların zihinlerinin bilgisini arttırması beklenmektedir.

Bu kitabın içeriğini her zaman taze kılmak için benzersiz bir yaklaşım uyguladım. Bu yaklaşım, arama dinleme araçlarını kullanarak insanların zihinlerini dinlemeye bağlıdır. Bu yaklaşım bana şu konularda yardımcı oldu:

Okuyucularla tam olarak bulundukları yerde tanışın, böylece bir akor vuran ve konuya daha fazla anlayış kazandıran alakalı içerik oluşturabilirim.

Parmağımı sıkıca nabızda tutun, böylece insanlar bu gelişmekte olan teknoloji hakkında yeni yollarla konuştuklarında güncellemeler alabilir ve zaman içindeki eğilimleri izleyebilirim.

İçeriğin alaka düzeyini artıran ve kazanan bir avantaj sağlayan beklenmedik içgörüleri ve gizli nişleri keşfetmek için ortaya çıkan teknoloji hakkında cevaplara ihtiyaç duyan soruların gizli hazinelerini ortaya çıkarın.

Bu kitabı yazmak için yapı taşı aşağıdakileri içerir:

(1) Okuyucuların istediği içerikle ilgili cesaret ve tahminde bulunmak için zaman harcamayı bıraktım, kitap içeriğini insanların ihtiyaç duyduğu şeylerle doldurdum ve spekülasyonlara dayanan sonsuz içerik fikirlerine veda ettim.

(2) İnsanların okumak istedikleri ve bilmek istedikleri şeylere - gerçek zamanlı olarak - ön sıralarda yer almak için sağlam kararlar aldım ve daha az risk aldım ve hangi konuların dahil edileceği ve hangi konuların hariç tutulacağı konusunda cesur kararlar almak için arama verilerini kullandım.

(3) Günlerce ve hatta haftalarca zaman kazanmak için bireysel görüşleri manuel olarak elemek zorunda kalmadan içerik fikirlerini tanımlamak için içerik üretimimi kolaylaştırdım.

İnsanların sadece sorularını cevaplayarak bilgilerini basit bir şekilde artırmalarına yardımcı olmak harikadır.

Bu kitabın yazma yaklaşımının harmanlandığı ve okuyucular tarafından arama motorlarında sorulan önemli soruları izlediği için benzersiz olduğunu düşünüyorum.

Teşekkür

Bir kitap yazmak düşündüğümden daha zor ve hayal edebileceğimden daha ödüllendirici. Bunların hiçbiri prestijli araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışmalar olmadan mümkün olmazdı ve halkın bu gelişen teknoloji hakkındaki bilgisini artırma çabalarını kabul etmek isterim.

Özveri

Aydınlanmışlara, olayları farklı gören ve dünyanın daha iyi olmasını isteyenlere göre, statükoya veya mevcut devlete düşkün değiller. Onlarla çok fazla aynı fikirde olmayabilirsiniz ve onlarla daha da fazla tartışabilirsiniz, ancak onları görmezden gelemezsiniz ve onları küçümseyemezsiniz, çünkü her zaman bir şeyleri değiştirirler ... insan ırkını ileriye doğru iterler ve bazıları onları çılgın veya amatör olarak görürken, diğerleri dahi ve yenilikçiler olarak görür, çünkü dünyayı değiştirebileceklerini düşünecek kadar aydınlanmış olanlar, bunu yapan ve insanları aydınlanmaya yönlendirenlerdir.

Epigraf

  Lityum hava pili, Li  hava  pili olarak da bilinir  , bir tür metal hava elektrokimyasal hücresi veya pil kimyasıdır. Anottaki lityumun oksidasyonu ve katottaki oksijenin azaltılması ile bir akım akışını indükleyerek çalışır.

İçindekiler

Telif hakkı

Bonus

Önsöz

Giriş

Teşekkür

Özveri

Epigraf

İçindekiler

Bölüm 1: Lityum hava pili

Bölüm 2: Elektrot

Bölüm 3: Lityum-iyon pil

Bölüm 4: Çinko hava pili

Bölüm 5: Nanopiller

Bölüm 6: Lityum-iyon kapasitör

Bölüm 7: Lityum kükürt pil

Bölüm 8: İnce film lityum-iyon pil

Bölüm 9: Katı hal pili

Bölüm 10: Lityum-iyon piller için nanomimariler

Bölüm 11: Metal hava elektrokimyasal hücresi

Bölüm 12: Potasyum-iyon pil

Bölüm 13: Porozluk

Bölüm 14: Sodyum iyon pil

Bölüm 15: Peter Bruce

Bölüm 16: Alüminyum iyon pil

Bölüm 17: Lityum-iyon pillerde araştırma

Bölüm 18: Magnezyum pil

Bölüm 19: Cam pil

Bölüm 20: Kalsiyum pil

Bölüm 21: Lityum-iyon pilin tarihçesi

Epilogue

Yazar Hakkında

Çok yakında

Ekler: Her Sektörde Gelişen Teknolojiler

Bölüm 1: Lityum-hava pili

Li-hava pili olarak da bilinen lityum-hava pili, bir tür metal-hava elektrokimyasal hücresi veya pil kimyasıdır. Anottaki lityumun oksidasyonu ve katottaki oksijenin azaltılması ile bir akım akışını indükleyerek çalışır.

Teorik olarak, mümkün olan maksimum spesifik enerjiye sahip elektrokimyasal hücreler, lityum gibi elementlerin atmosferik oksijenle birleştirilmesiyle üretilebilir.

Gerçekten de, su içermeyen bir lityum-hava pilinin, Li2O2 ürünü ile yüklü durumda ve oksijen kütlesi hariç, teorik spesifik enerjisi ~ 40.1 MJ / kg'dır.

Benzinin teorik spesifik enerjisiyle karşılaştırıldığında, bu neredeyse eşdeğerdir.

~46.8 MJ/kg.

Uygulamada, hücre düzeyinde, yaklaşık 6.12 MJ / kg spesifik bir enerjiye sahip lityum-hava pilleri gösterilmiştir.

Bu, ticari ürünlerde kullanılan bir lityum-iyon pilden yaklaşık 5 kat daha büyüktür.

, sadece 60 kg pil kullanarak tek bir şarjla yaklaşık 500 kilometre (310 mil) boyunca 2.000 kg ağırlığındaki bir elektrikli otomobile güç sağlamak için yeterlidir.

Bununla birlikte, lityum-hava pillerinin pazarda bir yer bulmasından önce, hem teorik güçlerinde hem de yaşam döngülerinde büyük gelişmeler olması gerekmektedir.

Ticari bir uygulama geliştirilmeden önce elektrolit teknolojisinde önemli atılımlar yapılması gerekmektedir.

Başlangıçta 1970'lerde bataryalı elektrikli otomobiller ve hibrit elektrikli araçlar için potansiyel bir güç kaynağı olarak sunulan Li-air pilleri, malzeme bilimindeki ilerlemelerin bir sonucu olarak 2000'lerin ilk on yılının sonlarında bilimsel topluluğun dikkatini geri kazandı.

Bir lityum-hava pili kavramı 1996'dan önce oldukça uzun bir süredir başlamış olsa da, çoğu durumda, lityum iyonları elektrolitten anottan katoda geçecek ve tekrar geri dönecektir.

Deşarj altında, elektrik işinin yapılması gerektiğinde, elektronlar dış devrenin üzerinden geçerken, lityum iyonları katoda doğru yol alır.

Lityum metal plakalar şarj edilirken, anot üzerine yerleştirilirler.

Katotta O 2'yi serbest bırakmak.

Li metalinin su ile etkileşime girmesini önlemek için, sulu pilin negatif elektroduna koruyucu bir tabaka uygulanmalıdır.

Lityum elementi genellikle anot için kullanılır. Anottaki elektrokimyasal potansiyel, lityum metalini oksidasyon işlemi yoluyla (katodik oksijeni içermeden) elektronları oksitlemeye ve serbest bırakmaya zorlar. Yarı reaksiyon aşağıdadır:

Li ⇌ Li+ + e−

Metal-hava pillerinde kullanılan diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, lityum yüksek bir spesifik kapasiteye (3840 mAh / g) sahipken, çinko ve alüminyum sırasıyla sadece 820 ve 2965 mAh / g'ye sahiptir. Bu hücreler bir takım problemlere karşı hassastır. Anotun elektrolitle etkileşime girmesini engellemek, bir anot geliştirirken üstesinden gelinmesi gereken birincil engeldir. Elektrolit için yeni malzemeler geliştirmek veya elektrolit ile anot arasındaki teması yeniden düşünmek gibi başka seçenekler de vardır. Dendritik lityum birikintileri, lityum anotlar üzerinde oluşabilir, bu da enerji depolama yeteneklerini azaltabilir veya hatta kısa devreye neden olabilir. Hem gözenek boyutunun etkisi hem de gözenek boyutunun dağılımı konusunda hala netlik eksikliği vardır.

Bu sorunları çözmek için birkaç farklı strateji kullanılmaktadır:

Bir Li-ion koruyucu tabakanın üretiminde di- ve triblok kopolimer elektrolitlerin kullanımı. Bu tip elektrolitler (örneğin, bir poli(etilen oksit (PEO) ve Li-tuz karışımı gibi yumuşak bir polimer segmentinin yüksek Li-iyon iletkenliğine sahip polistiren), sert bir polimer segmentinin mekanik kararlılığını, yumuşak polimer ve lityum tuzu karışımının yüksek iyonik iletkenliği ile birleştirir. Dendrit şortlar, zorluk seviyesinin mekanik blokajı ile önlenir.

Lityum iyonlarının cam veya cam-seramik malzemeler yoluyla iletkenliği (çoğu durumda) lityum metal tarafından kolayca düşürülebilir.

ve bu nedenle, Li 3 P veya  Li3 N gibi lityum iletebilen bir maddeden yapılmış ince bir film, seramik ve metal arasındaki boşluğa yerleştirilebilir.

Bu seramik bazlı SEI, dendritlerin oluşmasını önler ve lityum metalini hava kirliliğinin etkilerinden korur.

Katotta, şarj işlemi elektronları oksijenden lityuma bir azalma ile aktarır. Mezogözenekli karbonun metal katalizörlerle birleştirildiğinde bir katot substratı olarak işlev görebileceği gösterilmiştir.

Li-air pilin sınırlamalarının çoğu, potansiyel faydalarının da kaynaklandığı katodun yakınında bulunur. Katotta, bazı atmosferik oksijen mevcut olmalıdır, ancak su buharı ve diğer kirleticiler gibi safsızlıklar onu bozabilir. En önemli sorun, gözenekli karbon katotun lityum peroksit gibi deşarj ürünleri (aprotik tasarımlarda) tarafından bloke edilmesinin getirdiği eksik bir deşarjdır.

Katalizörler , Li2 O2'nin Li 2 O üzerinde tercihli çekirdeklenmesini yaratmada umut vaat etmişlerdir, Zaten meydana geldiği için lityum ile ilgili olarak geri