Son dört ayda, lityum karbonat ve lityum hidroksit gibi temel tuzlar da dahil olmak üzere birçok lityum tuzunun piyasa fiyatlarında belirgin artışlar yaşandı, aynı şekilde arz ve talep durumuna bağlı olarak LiPF6 ve LiFSI'nin de fiyatlarında belirgin artışlar görüldü.
Yurt içi pazardaki lityum tuzlarına yönelik enerji depolama talebi yılın ikinci yarısında hızla artarken, elektrikli araç pazarındaki lityum pil talebinin artması, Eylül ve Ekim aylarındaki olağan patlamayla birlikte, pil üreticilerinin neredeyse tam üretim hızıyla lityuma olan talebini de artırdı. Şaşırtıcı bir şekilde, yurtdışı pazarlarından gelen talep de artmaya devam etti. Pazardan gelen güçlü talep, lityum tuzlarının fiyat artışına destek sağlıyor. LiPF6, Çin pazarında hala ana elektrolit tuzu olduğundan, fiyatı hızla artmaya devam etti ve Ekim 2025'te LiFSI fiyatını geçti. Tarihte benzer durumlara birçok kez tanık olduk.
Öte yandan, son birkaç yıldır yaşanan fiyat rekabeti, birçok orta ve küçük ölçekli lityum tuzu üreticisinin üretiminin durmasına yol açtı; bazı büyük üreticiler de üretim kapasitelerinin bir kısmını durdurdu ve yeniden başlatmanın iki veya üç ay sürmesi bekleniyor. Yeni planlanan birçok tesis ve kapasite, beklendiği kadar sorunsuz ilerlemiyor. Birkaç yıllık aşırı kapasite döneminin ardından piyasada lityum tuzu arzı geçici olarak daraldı.
Lityum karbonat ve lityum hidroksit gibi temel lityum tuzlarının fiyatları son dört ayda sürekli artarken, LiPF6 ve LiFSI'nin maliyetleri de aynı oranda arttı.
LiPF6, şimdiye kadar Çin iç pazarında elektrolit üretimi için kullanılan ana lityum tuzu oldu ve bu da şu anda talebi diğer tuzlara göre daha güçlü kılıyor. Arz-talep dengesizliği yakın gelecekte artmaya devam edecek mi yoksa dengeye mi yaklaşacak? Bekleyip göreceğiz.
Poworks, yüksek kaliteli lityum karbonat, pil sınıfı, teknik veya yüksek saflıkta lityum hidroksit, LiPF6 ve LiFSI'yi tam hızda tedarik ediyor. Bağlantı kurmaktan çekinmeyin.
Editörün notu: Enerji depolama alanında, tamamen katı hal piller yeni nesil enerji depolama teknolojisinin en iyi çözümü olarak kabul edilmekle birlikte, bu pillerin geliştirilmesi uzun süredir elektrot malzemelerindeki kritik darboğazlar nedeniyle kısıtlanmıştır. Geleneksel tamamen katı hal piller (ASSB'ler), genellikle aktif malzemeler, katı elektrolitler ve iletken katkı maddelerinden oluşan elektrotlara sahiptir. Ancak, bu aktif olmayan bileşenler (elektrot hacminin %40-50'sini kaplar) yalnızca enerji yoğunluğunu azaltmakla kalmaz, aynı zamanda arayüz yan reaksiyonlarını da tetikler ve lityum iyon taşıma kıvrımını artırır. "Hepsi Bir Arada" tasarımlar (yüksek iletkenlik ve elektrokimyasal aktivite gösteren malzemeler) bu sorunları çözebilse de, oksitler (düşük kapasiteli) ve sülfitler (yüksek maliyetli) gibi mevcut malzemeler gelecekteki pazarların gereksinimlerini karşılamakta zorlanmaktadır. Halojenürler düşük maliyet ve yüksek iyonik iletkenlik açısından avantajlar sunmasına rağmen, yetersiz elektronik iletkenlik ve enerji yoğunluğundan muzdariptir. Bu nedenle, yüksek elektrokimyasal performansı, uygun maliyetli ölçeklenebilirliği ve mekanik kararlılığı bir araya getiren hepsi bir arada malzemeler geliştirmek kritik bir zorluk haline gelmiştir.
İşte mükemmel bir örnek. Kanada'daki Western Ontario Üniversitesi'nden bir ekip, Nature dergisindeki çalışmalarında devrim niteliğinde bir cevap sunuyor: Dinamik kendi kendini iyileştirme kabiliyeti ve üçü bir arada entegrasyon (katot/elektrolit/iletken) özelliklerine sahip dünyanın ilk halojenür malzemesi Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄'yi tasarladılar. Tersinir Fe²⁺/Fe³⁺ redoks reaksiyonları ve benzersiz bir kırılgan-sünek geçiş mekanizması sayesinde, bu malzeme 3.000 döngüden sonra %90 kapasiteyi koruyarak 529,3 Wh kg⁻¹'lik bir elektrot enerji yoğunluğuna ulaşıyor (kompozit tasarımlarla 725,6 Wh kg⁻¹'ye ölçeklenebilir). Daha da dikkat çekici olanı, maliyetinin geleneksel elektrotların yalnızca %26'sı olmasıdır. Senkrotron radyasyonu ve atomik simülasyonlar, ilk kez demir göçü kaynaklı bir kendi kendini iyileştirme mekanizmasını ortaya koydu! Bu çalışma, yalnızca katı hal piller için temel bir malzeme ortaya koymakla kalmıyor, aynı zamanda malzemeleri, mekaniği ve elektrokimyayı entegre eden hepsi bir arada tasarım için paradigma düzeyinde bir örnek teşkil ediyor. Tüm araştırmacıların büyük çabaları sayesinde.
Soyut
Tamamen katı hal piller, yüksek enerji yoğunluğu ve ekonomik uygulanabilirlik potansiyellerini gerçekleştirmek için gelişmiş katot tasarımları gerektirir. İnaktif iletken katkı maddelerini ve heterojen arayüzleri ortadan kaldıran entegre hepsi bir arada katotlar, önemli enerji ve kararlılık kazanımları vaat etse de, yeterli Li+/e− iletkenliği, mekanik sağlamlık ve yapısal kararlılıktan yoksun malzemeler tarafından engellenmektedir. Burada, bu zorlukların üstesinden gelen uygun maliyetli bir halojenür malzemesi olan Li1.3Fe1.2Cl4'ü sunuyoruz. Çerçevesinde geri dönüşümlü Fe2+/Fe3+ redoks ve hızlı Li+/e− taşınımından yararlanan Li1.3Fe1.2Cl4, Li+/Li'ye kıyasla 529,3 Wh kg−1'lik bir elektrot enerji yoğunluğuna ulaşır. Kritik olarak, Li1.3Fe1.2Cl4, geri dönüşümlü yerel Fe göçü ve kendi kendini iyileştirme davranışı sağlayan kırılgan-sünek geçiş de dahil olmak üzere, döngü sırasında benzersiz dinamik özellikler gösterir. Bu, 5°C hızında 3.000 çevrim boyunca %90 kapasite tutma oranını koruyarak olağanüstü bir çevrim kararlılığı sağlar. Li1.3Fe1.2Cl4'ün nikel açısından zengin katmanlı bir oksitle entegrasyonu, enerji yoğunluğunu 725,6 Wh kg−1'e çıkarır. Hepsi bir arada halojenürlerin avantajlı dinamik mekanik ve difüzyon özelliklerinden yararlanan bu çalışma, hepsi bir arada halojenürleri, yeni nesil katı hal pillerde enerji yoğun, dayanıklı katotlar için bir yol olarak ortaya koymaktadır.
Editörün notu: Katı hal lityum piller için dört elektrolit türü vardır: polimer, oksit, sülfür ve halojenür. Her birinin kendine özgü özellikleri vardır:
Polimer Lityum Elektrolitler
Elektrolit olarak polimer malzemeler kullanan bu piller, hem esneklik hem de yüksek iyonik iletkenlik sunarak yarı katı piller için geçiş çözümü olarak kullanılmaya uygundur. İyi işlenebilirlik sergilerler, ancak uzun vadeli döngü kararlılığı henüz doğrulanmamıştır.
Lityum Oksit Elektrolitleri
Lityum oksit gibi malzemelere dayanan bu elektrolitler daha düşük maliyet ve iyi stabilite sunarken, nispeten düşük iyonik iletkenlik sergilerler.
Lityum Sülfür Elektrolitleri
Lityum sülfür bileşiklerine odaklanan bu elektrolitler, yüksek oda sıcaklığı iletkenliğine ve mükemmel arayüz uyumluluğuna sahip olup, bunları ticari açıdan en umut vadeden teknolojiler arasına yerleştirmektedir. Ancak, sülfürlü malzemeler zayıf kimyasal kararlılık ve yüksek üretim maliyetleri gibi sorunlarla karşı karşıyadır.
Lityum Halid Elektrolitleri
Halid katı hal elektrolitleri yüksek iletkenlik ve oksidasyon direnci göstermektedir ancak ticarileştirme beklentileri belirsiz olduğundan laboratuvar düzeyinde kalmaktadır.
Ortak Özellikler
Tamamen katı hal piller, geleneksel sıvı elektrolitlerin yerini inorganik toz malzemelerle alarak güvenliği ve enerji yoğunluğunu önemli ölçüde artırır. Ancak farklı teknik yöntemler, maliyet ve işlem olgunluğu açısından önemli farklılıklar gösterir. Örneğin, sülfür yöntemi yüksek iletkenlik sunarken, zayıf kimyasal kararlılığa sahiptir; polimer yöntemi ise çevrim ömrü performansında zorluklarla karşı karşıyadır. Bazı uzmanlar, ASS pillerinin büyük ölçekli ticari üretiminin, ince film biriktirme, üretim hattı seviyesinde hassas denetim ve vakum sistemi gibi yarı iletken endüstrisinden gelen çözümlerin yanı sıra ince film ve mikro-nano yapılandırma gibi diğer çözümlere dayanacağını söylüyor. Bunun yedi ila on yıl süreceği düşünülüyor.
Katı hal pil teknolojisi, laboratuvar prototiplerinden endüstriyel üretime doğru kritik bir geçiş sürecinden geçiyor ve değerlendirme çerçevesinin sistematik bir şekilde elden geçirilmesini sabırsızlıkla bekliyor. Laboratuvar aşaması öncelikle elektrokimyasal performans ölçütlerine (enerji yoğunluğu, çevrim ömrü ve hız kapasitesi gibi) odaklanırken, endüstriyel ölçekli katı hal pil teknolojisi çok boyutlu değerlendirme kriterlerinin oluşturulmasını gerektiriyor:
Genişletilmiş Değerlendirmeler: Endüstriyel uygulamalar, ölçeklenebilirlik, uygulanabilirlik (süreç uyumluluğu, verim kontrolü vb. dahil), tedarik zinciri olgunluğu (kritik hammadde istikrarını, özel ekipman destek yeteneklerini vb. kapsayan) ve toplam yaşam döngüsü maliyeti (hammadde tedarikini, üretimi, geri dönüşümü vb. kapsayan) gibi sistemik faktörleri içermelidir;
Teknoloji-Maliyet Optimizasyonu: Endüstrileşme, teknik veriler ile maliyet arasında optimum bir denge gerektirir. Bu denge, elektrokimyasal performans ile üretim maliyetleri arasındaki dinamik dengeyi; malzeme sistemi seçiminin etkisini ve tedarik zinciri dayanıklılığını; üretim süreci karmaşıklığı ile ölçeklenebilirlik arasındaki dengeyi içerir.
Sistematik değerlendirme: Seri üretim tutarlılığı (6σ kalite kontrol standardı), güvenlik sertifikasyonları (örneğin, UL 9540A ve diğer uluslararası standartlara uyumluluk) ve tek hatlı üretim kapasitesi tasarımı ≥2GWh vb. dahil olmak üzere temel gereksinimlere uyum.
Profesör Guo, polimer lityumun katı hal pil yarışında lityum sülfür elektrolitlere karşı kazandığı zafere farklı bir açıdan bakıyor. Gelin, Xin Guo ekibinin araştırmasına bir göz atalım. Tüm araştırmacıların bu büyük çabaları için çok teşekkür ederiz.
Soyut
Katı hal pilleri (SSB'ler), geleneksel lityum iyon pillere kıyasla gelişmiş güvenlik, daha yüksek enerji yoğunluğu ve iyileştirilmiş çevrim ömrü sunarak enerji depolamasında devrim yaratmayı vaat ediyor. Çeşitli katı elektrolitler arasında polimerler, işlenebilirlik, mekanik uyumluluk ve kimyasal çok yönlülüğün benzersiz birleşimiyle öne çıkıyor. Bu inceleme, polimerlerin ticari SSB'lere doğru yarışta neden lider konumda olduğunu araştırıyor. Elektrotlarla üstün arayüz teması, ayarlanabilir iyonik iletkenlik ve ölçeklenebilir üretim yöntemleriyle uyumluluk gibi içsel avantajlarının yanı sıra, sınırlı termal kararlılık, dar elektrokimyasal pencereler ve arayüz bozunması gibi karşılaştıkları temel teknik zorluklar da inceleniyor. Bu çalışma, polimer moleküler tasarımı, polimer-seramik kompozitler ve yerinde polimerizasyon stratejileri dahil olmak üzere son araştırmalardan ortaya çıkan çözümleri vurguluyor. Maliyet, üretilebilirlik ve entegrasyon açısından önemli engellerle karşılaşan oksit ve sülfür sistemlerinin aksine, polimer bazlı elektrolitler büyük ölçekli dağıtım için gerçekçi ve ekonomik olarak uygulanabilir bir yol sunuyor. Malzeme tasarımı ve endüstriyel işlemedeki sürekli ilerlemelerle birlikte polimerler yalnızca rekabetçi olmakla kalmıyor, aynı zamanda yeni nesil katı hal pillerine geçişe de öncülük ediyor.
Katı elektrolit ara fazını (SEI) stabilize etmek, silikon bazlı lityum iyon pil anotları için önemli bir zorluk olmaya devam etmektedir. Silikonu bor gibi ikincil elementlerle alaşımlamak, silikon anotların çevrim ömrünü iyileştirmek için umut verici bir strateji olarak ortaya çıkmıştır, ancak altta yatan mekanizma hala belirsizliğini korumaktadır. Bu bilgi boşluğunu gidermek için, bor konsantrasyonunun pil performansını nasıl etkilediği sistematik olarak araştırılmıştır. Bu sonuçlar, daha yüksek bor içeriğiyle çevrim ömründe neredeyse monotonik bir artış olduğunu ve bor açısından zengin elektrotların saf silikondan önemli ölçüde daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir. Ek olarak, silikon-bor alaşımlı anotlar saf silikondan neredeyse üç kat daha uzun takvim ömrüne sahiptir. Ayrıntılı mekanik analiz yoluyla, alternatif katkıda bulunan faktörler sistematik olarak elenmiştir ve gelişmiş pasifleşmenin nanopartikül yüzeyindeki güçlü bir kalıcı dipolden kaynaklandığı önerilmiştir. Az koordineli ve oldukça Lewis asidik bor tarafından oluşturulan bu dipol, elektrokimyasal arayüzü stabilize eden, parazitik elektrolit ayrışmasını azaltan ve uzun vadeli kararlılığı artıran statik, iyon yoğun bir tabaka oluşturur. Bu bulgular, SEI çerçevesi içinde, elektriksel çift katmanın yüzey pasifleştirmede önemli bir husus olduğunu göstermektedir. Bu içgörü, yeni nesil lityum iyon pillerde silikon anotları optimize etmek için yeterince keşfedilmemiş bir parametre alanı sağlar.
Editörün notu: Sodyum metal piller, yüksek enerji yoğunluğuna ve düşük maliyete sahip bir enerji depolama aygıtı olarak büyük ölçekli enerji depolama ve mobil elektronik cihazlar için önemlidir. Ancak, elektrolit ve SEI'nin performansı, sodyum metal pillerin çevrim ömrünü ve şarj/deşarj oranını sınırlar. LiTFSI, sodyum metal pillerde nasıl bir fark yaratır? İşte bir örnek. Shuang Wan ekibinin özel bir araştırması sayesinde.
Soyut
İnorganik açıdan zengin ve sağlam bir katı elektrolit ara fazı (SEI) oluşturmak, sodyum metal pillerinin (SMB'ler) elektrokimyasal performansını iyileştirmenin en önemli yaklaşımlarından biridir. Ancak, SEI'deki yaygın inorganiklerin düşük iletkenliği ve dağılımı, Na+ difüzyonunu bozar ve düzensiz sodyum birikimine neden olur. Burada, sodyum tuzu bazlı karbonat elektrolitine bir öz fedakarlık LiTFSI ekleyerek eşit şekilde dağılmış yüksek iletkenliğe sahip inorganiklerle benzersiz bir SEI oluşturuyoruz. LiTFSI ve FEC arasındaki indirgeyici rekabet etkisi, eşit şekilde dağılmış inorganiklerle SEI oluşumunu kolaylaştırır. Yüksek iletkenliğe sahip Li3N ve inorganikler, Na+ için hızlı iyon taşıma alanları ve yüksek akışlı nükleasyon bölgeleri sağlar ve böylece yüksek oranda hızlı sodyum birikimine elverişli hale gelir. Bu nedenle, LiTFSI ve FEC'den türetilen SEI, Na∥Na3V2(PO4)3 hücresinin 10.000 döngüden sonra 60 C'lik ultra yüksek bir oranda %89,15 kapasite tutma (87,62 mA hg–1) göstermesini sağlarken, LiTFSI'siz hücre 8000 döngüden sonra bile yalnızca %48,44 kapasite tutma sağlar. Dahası, özel SEI'ye sahip Na∥Na3V2(PO4)3 kese hücresi 2000 döngüden sonra 10 C'de %92,05'lik kararlı bir kapasite tutma sunar. Bu benzersiz SEI tasarımı, SMB'leri aşırı yüksek oranlı koşullar altında çalıştırmak için yeni bir stratejiyi açıklar.
Editörün notu: LiTFSI, CAS: 90076-65-6, sülfür bazlı tamamen katı-sat lityum pilinin geliştirilmesine nasıl yardımcı oluyor? İşte bir örnek. Fangyang Liu ekibinin olağanüstü araştırmaları sayesinde.
Soyut
Sülfür elektrolitlerinin dar elektrokimyasal penceresi, katot ve anot taraflarının arayüzlerinde farklı arıza mekanizmalarına yol açabilir. Katot ve anot tarafları için farklı modifikasyon stratejilerinin tanıtılması, sülfür bazlı tüm katı hal lityum piller (ASSLB'ler) için üretim sürecinin karmaşıklığını artırır. Bu çalışmada, Li6PS5Cl'nin (LPSC) ıslak rafine etme işlemi sırasında lityum bis(triflorometansülfonil)imid (LiTFSI) kabukları tanıtılarak entegre bir modifikasyon stratejisi kullanıldı ve bu, hem katot hem de anot taraflarında aynı anda yerinde sağlam florlu arayüzler oluşturmayı başardı. Lityum anot tarafında, LiTFSI@LPSC'nin azalan elektronik iletkenliği ve florlu arayüzün oluşumu, lityum dendrit büyümesini etkili bir şekilde bastırdı ve bu, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) hesaplamalarıyla daha da doğrulandı. Sonuç olarak, Li|LiTFSI@LPSC|Li hücresi 1,6 mA cm−2'ye kadar kritik akım yoğunluğu ve 0,2 mA cm−2'de 1500 saat boyunca kararlı çevrim performansı elde etti. Katot tarafında, LiTFSI@LPSC sadece kompozit katot içindeki Li+ taşınımını geliştirmekle kalmadı, aynı zamanda LiTFSI kabuğunu yerinde LiF bazlı katot elektrolit ara fazına (CEI) ayrıştırdı. Kapasite tutma, 4,6 V'luk yüksek kesme voltajında LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83) ile 2C'de 500 çevrimden sonra %98,6'ya ulaştı. Fonksiyonelleştirilmiş LiTFSI@LPSC, hem anot hem de katot tarafları için kapsamlı, hepsi bir arada arayüz modifikasyonunu kolaylaştırarak, olağanüstü elektrokimyasal performans sunarken sülfür bazlı ASSLB'lerde arayüz mühendisliğini önemli ölçüde basitleştirir.
Lityum bis(triflorometansülfonil)imit (LiTFSI), kimyasal moleküler formülü C2F6LiNO4S2 olan, yüksek elektrokimyasal ve termal kararlılığa sahip beyaz kristal veya toz halinde bir organik maddedir. Bir elektrolit katkı maddesi olarak LiTFSI, birincil lityum piller, ikincil lityum piller ve katı hal lityum piller gibi çeşitli pil sistemlerine uygulanabilir.
Lityum-iyon pillerin elektrolitindeki önemli bir bileşen olan lityum bis(triflorometilsülfonil)imid (LiTFSI), mükemmel termal ve elektrokimyasal kararlılığıyla bilinir. Benzersiz moleküler yapılandırması sayesinde bu lityum tuzu, elektrolit içinde katı bir anyon ağı oluşturur; bu, yalnızca çözeltinin viskozitesini önemli ölçüde azaltmakla kalmaz, aynı zamanda lityum iyon mekik hızını da önemli ölçüde artırır. Bu özellik, doğrudan pil şarj ve deşarj sürecinde yüksek verimliliğe dönüşür ve LiTFSI'yi lityum-iyon pillerin genel performansını artırmak için ideal hale getirir. Özellikle katı hal lityum pillerin araştırma ve geliştirmesinde LiTFSI büyük bir potansiyel göstermektedir. Ayrıca, Sodyum Metal Piller (SMB'ler) araştırmasında oldukça olumlu bir performans göstermektedir ve pil teknolojisinde daha fazla yeniliğe öncülük etmesi beklenmektedir. Ancak, LiTFSI'nin karmaşık ve sistematik ortamlardaki performans kararlılığı, mevcut araştırmada çözülmesi gereken acil sorunlardır.
Lityum bis(triflorometilsülfonil)imit (LiTFSI), polimer katı hal piller, sülfür katı hal piller ve oksit katı hal piller dahil olmak üzere katı hal lityum iyon piller gibi yeni tip pillerde toplu olarak uygulanmaya başlanmıştır. LiTFSI'nin, anot korumasındaki rolü, hızlı şarj etme yeteneğini kolaylaştırması ve geniş bir sıcaklık aralığında yüksek avantajı teşvik etmesi dahil olmak üzere pil performansını iyileştirmek için yararlı olduğu gösterilmiştir. Lityum bis(triflorometansülfonil)imit, lityum piller için önemli elektrolit katkı maddelerinden biridir, elektrolitin elektrokimyasal kararlılığını, döngü performansını ve iletkenliğini artırabilir ve daha yüksek voltajlarda alüminyum folyo üzerinde daha az aşındırıcı etkiye sahiptir, bu da EV endüstrisinde pillerin enerji yoğunluğunu artırmak için uyarlanabilir.
15 Temmuz 2024'te, Çin Ulusal Kalkınma ve Reform Komisyonu (NDRC) ve Ulusal Enerji İdaresi (NEA), "Düşük Karbonlu Dönüşüm ve Kömürlü Enerji Santrallerinin İnşası (2024-2027) Programı"nı yayınladı. Programda şunlar belirtiliyor: 2025'e kadar ilk kömür santrallerinin düşük karbonlu dönüşüm projelerine başlanacak, birçok düşük karbonlu enerji teknolojisi hayata geçirilecek; ilgili projelerin karbon emisyonları, 2023'e kıyasla kilovatsaat başına yaklaşık %20 oranında, hatta mevcut gelişmiş kömürlü termik santrallerin karbon emisyonlarından açıkça daha düşük olacak şekilde azaltılacak, böylece temiz ve düşük enerjili enerji santralleri için değerli deneyimler keşfedilecek. -kömür santrallerinin karbon dönüşümü. Mevcut kömürlü termik santrallerin düşük karbonlu dönüşümü ve yeni düşük karbonlu kömürlü termik santrallerin inşasını koordineli bir şekilde uyarlayarak temiz, düşük karbonlu, güvenli ve yüksek karbonlu yeni bir enerji sisteminin inşasını hızlandırmayı hedefliyoruz. verimli.
İlgili tahminlere göre 2030 yılına kadar kömürlü termik santrallerden kaynaklanan CO2 emisyonu yaklaşık 4 milyar ton olacak. Bu nedenle, kömür enerjisi endüstrisinin düşük karbon teknolojileri, Çin'in '2030 - 2060 Karbon Zirvesi ve Karbon Nötr' hedefine ulaşmada temel destektir. Peki kömür enerjisi endüstrisi karbonsuzlaştırmayı nasıl başarabilir?
01 Kömür santralinde karbondan arındırma dönüşümü ve inşaat yöntemleri
Düşük Karbonlu Dönüşüm ve Kömürlü Enerji Santrallerinin İnşası Programına (2024-2027) göre, kömür enerjisini düşük karbonizasyona dönüştürmenin üç spesifik yolu vardır:
1, Biyokütle harmanlama. Tarım ve orman atıkları, atık tesisleri ve yenilenebilir enerji bitkileri gibi biyokütle kaynaklarının kullanılması ve biyokütle kaynaklarının sürdürülebilir tedariki, güvenlik, esneklik, operasyonel verimlilik ve ekonomik fizibilite dikkate alınarak, kömür yakıtlı enerji üretim ünitelerinin biyokütle ile birleştirilmesi gerekmektedir. güç üretimi. Dönüşüm ve inşaat sonrasında kömürlü termik santrallerin biyokütle yakıtlarının %10'undan fazlasını karıştırma kabiliyetine sahip olması, böylece kömür tüketimini ve karbon emisyonunu önemli ölçüde azaltması gerekiyor.
2, Yeşil amonyak karışımı. Elektrik üretmek ve kömürün bir kısmını değiştirmek için yeşil amonyağın kömürle çalışan güç üniteleriyle karıştırılmasıyla. Kömürlü termik santraller, dönüşüm ve inşaat sonrasında %10'dan fazla yeşil amonyak yakma kapasitesine sahip olmalı ve kömür tüketiminin ve karbon emisyon seviyelerinin açıkça azaltılabilmesi amacıyla.
3, Karbon yakalama, kullanım ve depolama. Kömürle çalışan kazanların baca gazındaki karbondioksiti ayırmak ve yakalamak için kimyasal yöntemleri, adsorpsiyonu, membranı ve diğer teknolojileri benimseyin. Basınç ve sıcaklık ayarıyla karbondioksiti yakalayın, arındırın ve sıkıştırın. Karbondioksitle verimli petrol üretimi gibi jeolojik teknolojilerin uygulanmasının teşvik edilmesi. Metanol elde etmek için karbondioksit artı hidrojen gibi kimyasal teknolojileri kullanın. Yerel koşullara göre karbondioksitin jeolojik depolanmasını uygulayın.
02 Düşük karbonlu kömür enerjisine geçiş yolları
Hidroelektrik enerji, rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi de dahil olmak üzere temiz enerjinin genişletilmesi, düşük karbonlu güç kaynağı planlarının gerçekleştirilmesinin anahtarıdır. Artan enerji talebinin karşılanmasının ardından, düşük karbonlu enerjiye geçiş için mevcut kömürlü termik santralin daha fazla değiştirilmesi gerekiyor. 2030'dan sonra fosil olmayan enerji, mevcut kömürün yerini alacak ve enerji arzının büyük bir kısmını oluşturacak; 2050'den sonra kömür yakıtlı elektrik üretiminin Çin'in toplam elektrik arzı içindeki payı %5'ten az olacak.
Çin'in düşük karbonlu kömür enerjisine geçişinin kalkınma görünümü üzerine Çin Renmin Üniversitesi'nde yapılan bir araştırmaya göre, bu süreç aşağıdaki üç adıma ayrılabilir:
1, Düşük karbon geçişine hazırlık dönemi olan 2030'a kadar, kömür enerjisi kapasitesi 2030'dan önce ılımlı bir şekilde artmaya devam edecek, aynı zamanda yeni enerji, güç arzı artışının çoğunluğunu oluşturacak ve rüzgar ve güneş enerjisinin payı artacak Kurulu kapasite 2030 yılına kadar %40'ın üzerine çıkacak.
2, Yıl 2030-2045, hızlı geçiş dönemi olarak, 2030'dan sonra rüzgar ve güneş enerjisinin payı hızla kömür enerjisini aşacak ve güç sisteminin ana güç kaynağı haline gelecektir. Kömürlü termik santrallerin biyokütle teknolojisi, CCUS ve diğer temiz düşük karbon teknolojileriyle birleştirilmesi ve böylece karbon emisyonlarının azaltılması gerekiyor.
3, Yıl 2045 -2060, güç kaynağı güçlendirme ve iyileştirme dönemi olarak, 2050 yılına kadar elektrik talebi doyuma ulaşacak, kömür enerjisi tamamen rüzgar-güneş enerjisinin ana gücünün sindirilmesine ve emilmesine hizmet eden bir ayarlı güç kaynağına dönüştürülecek ve acil durum ve yedek güç sağlamak.
İşte Kubuqi Çölü'ndeki güç üssünün bir örneği. Kubuqi enerji üssünün toplam planlanan kapasitesi, 8 milyon kilovatlık fotovoltaik enerji, 4 milyon kilovatlık rüzgar enerjisi ve 4 milyon kilovatlık gelişmiş yüksek verimli kömür enerji kapasitesi dahil olmak üzere 16 milyon kilovattır. İnşa edilen güneş enerjisi projeleri muhteşem; halihazırda faaliyette olan 2M kW kurulu fotovoltaik kapasite ile. Tüm projelerin tamamen tamamlanması halinde, milyonlarca aileye yılda yaklaşık 40 milyar kWh elektrik ulaştırılabileceği, toplamın %50'sinden fazlasının temiz enerjiden karşılanacağı ve bunun da yaklaşık 6 milyon ton enerji tasarrufuna eşdeğer olacağı tahmin ediliyor. Standart kömür ve karbondioksit emisyonlarının yılda yaklaşık 16 milyon ton azaltılması. Daha fazla temiz enerji üssünün devreye girmesi planlanıyor. Güneş panelleri ilk kez inşa edildi Bir yıl sonra güneş panelleri Beş yıl sonra güneş enerjisi üssü
EV ve şarj altyapısına gelince, istatistiklere göre, Mayıs 2024 sonu itibarıyla Çin genelinde toplam EV şarj altyapısı sayısı, yıldan yıla %56 artışla 9,92 milyon adede ulaştı. Bunlar arasında kamu şarj tesisleri ve özel sektör sırasıyla %46 ve %61 büyüme oranlarıyla sırasıyla 3,05 milyon adede ve 6,87 milyona yükseldi. Bu, Çin'in, en geniş hizmet alanını ve şarj türlerini kapsayan, dünyanın en büyük şarj altyapısı ağını kurduğu anlamına geliyor.
Editörün notu: Lityum-iyon piller artık çeşitli elektronik cihazlarda, elektrikli araçlarda ve şebeke ölçeğinde enerji depolamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Lityum iyon pillere yönelik küresel talep önemli ölçüde artmaya devam ediyor. 2030 yılına gelindiğinde dünya çapında kullanılmış lityum iyon pil hacminin 11 milyon tonu aşacağı, bunun da çevreyi ve halk sağlığını ciddi şekilde tehdit edebilecek büyük bir kirlilik kaynağı haline geleceği tahmin ediliyor. Aynı zamanda, lityum iyon pillere olan talebin artması, lityum ve kobalt talebinin de artmasına neden oluyor. Öte yandan, LIB katotlarındaki lityum ve kobalt içeriği, sırasıyla ağırlıkça %15 ve %7 kadar yüksektir; bu, cevher ve tuzlu sulardakinden çok daha yüksektir. Bu nedenle, kullanılmış LIB katotlarındaki metal elementlerin geri kazanımı büyük çevresel, sosyal ve ekonomik öneme sahiptir. Şu anda lityum iyon pillerin geri kazanımı temel olarak üç aşamaya ayrılıyor: ön arıtma, metal ekstraksiyonu ve metal ayırma. Geri dönüşüm sürecinin metal ekstraksiyon adımının araştırılması ve geliştirilmesinde, hidrometalurjik süreç, yüksek metal süzme oranı ve geri kazanılan ürünlerin tatmin edici saflığı nedeniyle en uygun seçeneklerden biridir. Ancak süreç ne o kadar çevre dostu ne de çok ekonomiktir çünkü inorganik asitlerin kullanımı tehlikeli yan ürünler doğurur; organik asitler ise metalin geri kazanılması için ek indirgeyici maddelere veya daha uzun reaksiyon sürelerine ve daha yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyar.
Zhong Lin Wang ekibinden araştırmacılar, lityum kobalt oksit piller (LCO) ve üçlü lityum piller de dahil olmak üzere LIB'lerin geri dönüşümü için yeşil, oldukça verimli ve ekonomik olan olası bir yöntemi bize sunuyor.
Soyut
Karbon nötrlüğe yönelik küresel eğilimle birlikte lityum iyon pillere (LIB'ler) olan talep sürekli artıyor. Ancak kullanılmış LIB'lere yönelik mevcut geri dönüşüm yöntemlerinin çevre dostu olma, maliyet ve verimlilik açısından acil iyileştirmelere ihtiyacı vardır. Burada, ultrasonik dalga altında metalin süzülmesini teşvik etmek için temas elektrifikasyonu tarafından üretilen radikalleri kullanan, temas-elektro-kataliz olarak adlandırılan mekanik-katalitik bir yöntem öneriyoruz. Ayrıca proseste geri dönüştürülebilir katalizör olarak SiO2 kullanıyoruz. Lityum kobalt (III) oksit piller için liç verimliliği, 90 °C'de 6 saat içinde lityum için %100'e, kobalt için %92,19'a ulaştı. Üçlü lityum piller için lityum, nikel, manganez ve kobaltın liç verimleri 70 °C'de 6 saat içinde sırasıyla %94,56, %96,62, %96,54 ve %98,39'a ulaştı. Bu yöntemin, LIB geri dönüşümü için yeşil, yüksek verimli ve ekonomik bir yaklaşım sunarak LIB üretimlerine yönelik katlanarak artan talebi karşılayabileceğini öngörüyoruz.
Editörün notu: Lityum-iyon piller artık çeşitli elektronik cihazlarda, elektrikli araçlarda ve şebeke ölçeğinde enerji depolamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Lityum iyon pillere yönelik küresel talep önemli ölçüde artmaya devam ediyor. 2030 yılına gelindiğinde dünya çapında kullanılmış lityum iyon pil hacminin 11 milyon tonu aşacağı, bunun da çevreyi ve halk sağlığını ciddi şekilde tehdit edebilecek büyük bir kirlilik kaynağı haline geleceği tahmin ediliyor. Aynı zamanda, lityum iyon pillere olan talebin artması, lityum ve kobalt talebinin de artmasına neden oluyor. Öte yandan, LIB katotlarındaki lityum ve kobalt içeriği, sırasıyla ağırlıkça %15 ve %7 kadar yüksektir; bu, cevher ve tuzlu sulardakinden çok daha yüksektir. Bu nedenle, kullanılmış LIB katotlarındaki metal elementlerin geri kazanımı büyük çevresel, sosyal ve ekonomik öneme sahiptir. Şu anda lityum iyon pillerin geri kazanımı temel olarak üç aşamaya ayrılıyor: ön arıtma, metal ekstraksiyonu ve metal ayırma. Geri dönüşüm sürecinin metal ekstraksiyon adımının araştırılması ve geliştirilmesinde, hidrometalurjik süreç, yüksek metal süzme oranı ve geri kazanılan ürünlerin tatmin edici saflığı nedeniyle en uygun seçeneklerden biridir. Ancak süreç ne o kadar çevre dostu ne de çok ekonomiktir çünkü inorganik asitlerin kullanımı tehlikeli yan ürünler doğurur; organik asitler ise metalin geri kazanılması için ek indirgeyici maddelere veya daha uzun reaksiyon sürelerine ve daha yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyar.
Zhong Lin Wang ekibinden araştırmacılar bize LIB'lerin, özellikle de LFP pillerinin geri dönüşümü için yeşil, yüksek verimli ve ekonomik olası bir yöntem sunuyor.
Soyut
Dünya çapındaki lityum iyon pil (LIB) pazar payının %32'sinden fazlasını temsil eden lityum demir fosfat pillerin (LFP'ler) geri dönüştürülmesi, değerli element kaynakları ve çevresel kaygılar nedeniyle dikkatleri artırmıştır. Bununla birlikte, tipik olarak elektrokimyasal veya kimyasal liç yöntemlerine dayanan en son teknoloji geri dönüşüm teknolojileri, sıkıcı prosedürler, çok büyük kimyasal/elektrik tüketimi ve ikincil kirlilik gibi kritik sorunlara sahiptir. Burada, harcanan LFP'nin geri dönüşümü için bir elektrokimyasal LIB geri dönüşüm reaktörü ve bir triboelektrik nanojeneratörden (TENG) oluşan, kendi kendine çalışan yenilikçi bir sistemi rapor ediyoruz. Elektrokimyasal LIB geri dönüşüm reaktöründe, NaCl çözeltisinde elektrokimyasal olarak üretilen Cl−/ClO− çifti, ekstra kimyasallar olmadan redoks hedefleme reaksiyonu yoluyla LFP'yi FePO4 ve Li+'ya parçalamak için redoks aracısı olarak benimsenir. Ek olarak, kasalar, alüminyum-plastik filmler ve akım toplayıcılar dahil olmak üzere LIB'lerden atılan bileşenleri kullanan bir TENG, ikincil kirleticileri büyük ölçüde en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca TENG, elektrokimyasal geri dönüşüm sistemine güç sağlamak ve pilleri şarj etmek için 0,21 W'lık bir çıkış sağlayarak rüzgar enerjisini topluyor. Bu nedenle, harcanan LFP'nin geri dönüşümü için önerilen sistem, LIB teknolojilerinin sürdürülebilirliğini destekleyebilecek yüksek saflık (Li2CO3, %99,70 ve FePO4, %99,75), kendi kendine güç sağlayan özellikler, basitleştirilmiş arıtma prosedürü ve yüksek kâr sergiler.
Referans
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A
Poworks
Poworks lityum bileşiklerinin profesyonel üreticisi ve tedarikçisi konumundadır.
Güneş panelleri ilk kez inşa edildi
Bir yıl sonra güneş panelleri
Beş yıl sonra güneş enerjisi üssü
