|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Окисление пероксида лития циклометаллированными комплексами рутения в литий-кислородном аккумуляторедипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Захарченко Т.К.
- Автор: Сиротин Максим Андреевич
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2024
- Аннотация: С непрерывным развитием технологий неизбежно растёт энергопотребление, однако основным носителем энергии для стационарных и мобильных применений остаётся ископаемое топливо и продукты его переработки – природный газ, бензин, уголь и т.д. Сжигание данных видов топлива негативно отражается на состоянии окружающей среды и жизни человека. В связи с этим, а также постепенным истощением запасов нефти и газа, все больше внимания уделяется переходу на «зеленую энергию»: силу ветра, солнечную и геотермальную энергию, энергию приливов и отливов. Для эффективного использования этих источников энергии необходимо развитие соответствующих систем накопления энергии, например, аккумуляторов [1]. Сейчас наиболее широко используются литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), которые полностью вытеснили другие виды химических источников тока (ХИТ) в портативных бытовых устройствах, а в течение последних 10 лет находят применение в системах стационарного хранения энергии и электромобилях. При всех своих преимуществах (высокая энергоёмкость, мощность, температурная независимость, медленный саморазряд и др.) данные источники тока имеют ограниченное время жизни, сложны в утилизации, а также имеют высокую стоимость, за счёт содержания кобальта, марганца и никеля, добыча которых также сопряжена с большими загрязнениями окружающей среды. Это, в сочетании с ростом темпов производства, несёт большую опасность с точки зрения экологии. Кроме того, удельные ёмкостные характеристики ЛИА не позволяют создавать электромобили, конкурентноспособные их аналогам с ДВС. Крайне перспективной заменой ЛИА в транспортных средствах являются литий-кислородные аккумуляторы (ЛКА), теоретическая удельная энергия которого составляет 3500 Вт∙ч/кг [2]. Однако применение данного типа аккумуляторов ограничено некоторыми проблемами, одной из которых является высокое напряжение заряда, связанное с низкой растворимостью в электролите и электропроводностью основного продукта разряда ЛКА – пероксида лития Li2O2. Одним из способов решения данной проблемы является использование добавок редокс-медиаторов (РМ) – растворимых катализаторов разложения Li2O2 в ходе заряда ЛКА. К ним предъявляется ряд требований: оптимальный ОВП, устойчивость к Li2O2, O2– и 1O2, высокий коэффициент диффузии, а также высокая скорость окисления Li2O2 окисленной формой РМ. Перспективными РМ заряда могут быть циклометаллированные комплексы (ЦМК) рутения (II), поскольку ковалентная связь металл-углерод обеспечивает их высокую устойчивость, а также сильное перекрывание молекулярных орбиталей лиганда и d-орбиталей центрального атома позволяет варьировать ОВП данных соединений. Целью данной работы является установление реакционной способности ЦМК Ru по отношению к продуктам и интермедиатам реакции восстановления и выделения O2, протекающим в ЛКА. Для достижения данной цели были решены следующие задачи: • Определение эффективности ЦМК рутения (II) как катализаторов реакции окисления Li2O2, а также их устойчивости в ходе гальваностатического циклирования модельных ячеек ЛКА и сравнение этих параметров с данными для известных из литературы РМ. • Установление влияния природы РМ и состава электролита на скорость реакции окисления Li2O2. • Выявление возможных причин деградации ЦМК рутения (II) в ходе работы ЛКА.
- Добавил в систему: Захарченко Татьяна Константиновна