Posts tagged geleiding
Sixty Symbols
May 2nd
De makers van PeriodicVideos – waar we de vorige keer al over schreven – hebben (inmiddels al een tijdje) een nieuwe serie gelanceerd: Sixty Symbols. Deze serie bevat een reeks videos van vectoren tot eclipsen en noem maar op. Er zitten dus niet alleen scheikundige videos bij, maar vooral de natuurkunde wordt aangehaald. (Zorg ervoor dat je ook de tweede pagina bekijkt, daar staan nog meer symbolen op!)
Een van de leukere filmpjes – vind ik zelf – is deze; over de veranderende geleiding van een metalen ring, getest met een elektrisch kanon. Check it out!
De batterij van de toekomst: nano-elektrodes
Jan 29th
Hoe zou de batterij van de toekomst eruit zien?
De huidige Lithium-ion (Li-on) accu is prima geschikt voor bijvoorbeeld laptops of mobiele telefoons, maar naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, hoe meer vermogen de apparaten zullen vragen. De batterij van de toekomst moet echter niet alleen veel vermogen kunnen leveren, het moet ook licht van gewicht zijn en uiteraard milieuvriendelijk.
Chemici in Duitsland en China hebben de oplossing. Zij hebben een manier gevonden voor het opbergen van meer lading in een batterij die ook nog eens veel efficiënter te werk gaat.
In Lithium-ion batterijen zijn de elektrodes (de plus en min pool van een batterij) gemaakt van grafiet (koolstof). Als de batterij is opgeladen bevindt zich een grote hoeveelheid lithium-ionen aan de anode. Als de batterij gebruikt wordt migreren deze ionen naar de kathode met een elektronenstroom als gevolg. Echter heeft koolstof een lage opslagcapaciteit en snelheid van afgifte.
Eerder al zijn koolstof nanobuisjes en TiO2 getest, zonder significant resultaat. ‘Titaniumdioxide op zich is totaal niet geschikt als elektrode,’ aldus Joachim Maier van het Max Planck Institute for Solid State Research in Stuttgart. ‘Ondanks dat TiO2 lithium-ionen effectief kan vasthouden, diffunderen ze langzaam door de structuur. Het kan wel een paar jaar duren om enkele millimeters dik kristal te vullen.’
Uit dit onderzoek blijkt dat het vullen van een kristal bestaande uit TiO2 als nanodeeltje met lithium-ionen, maar enkele milliseconden duurt.
Nano 'kabels' met hoog geleidende kern. Rechts is een gevormd 3D netwerk te zien
Met dit in gedachte hebben de onderzoekers koolstof nanobuisjes gecoat met een zeer dun nano laagje TiO2. Het resultaat is een kristallijne vaste stof die lithium-ionen kan opsluiten. De nanobuisjes vormen een zeer goed geleidende kern en maken hiermee de elektrodes zeer goed geleidend.
Deze nieuwe batterij is maarliefst vier keer krachtiger dan de huidige lithium-ion batterij. Met als – misschien wel – grootste voordeel dat deze batterij niet ’slijt’. Dat wil zeggen dat de verbindingen niet breken bij het herhaaldelijk opladen en ontladen van de batterij. Uit het onderzoek blijkt dat er bijna geen capaciteitsverlies optreedt na 100 maal de ontlaad/oplaad cyclus te hebben doorlopen.
