发展与拉曼显微镜的电池和燃料电池材料亚博网站下载

教授(Sanjeev Mukerjee,东北大学理学院,AZoM谈论关于他的研亚博老虎机网登录究发展中电池和燃料电池的电催化材料与拉曼显微镜。亚博网站下载

你能告诉我们一点关于你的背景,以及你如何来到电化学领域的工作吗?

好吧,我是一个东北大学理学院教授。亚博老虎机网登录20年来我一直在这里,从助理教授队伍现在特聘教授。

我本科和硕士学位在印度,来到美国德州农工大学博士最好的地方在世界上做燃料电池的研究。在做我的本科,我着迷于催化,我开始我的职业生涯研究氢的催化。

当我走进电催化作用我真正开始享受它。这是最优雅的形式的催化有控制的态密度催化材料。亚博网站下载

你能描述一下你的一些当前或最近的研究项目在电催化?

我们有多个研究项目。最近的项目之一是降低成本的氢通过可持续的催化剂材料在碱性环境中工作做氢进化反应电压这将使生产低于2美元一公斤。亚博网站下载这个项目是由美国能源部资助,我们希望将彻底改变能源储存和运输通过燃料电池汽车。

另一个项目是看锂空气电池,我们试图使可逆的非水电解质环境中的氧气反应。

我们也试图取代铂的第三个项目运行在传统的燃料电池,燃料电池温度和介质温度较低,如质子交换膜燃料电池温度以及磷酸,这将彻底改变燃料电池运输中使用汽车或轻型卡车。

还有从美国宇航局深奥的项目,如新,我们试图使有限公司₂缓解在一个封闭的、封闭的环境作为一个氢等离子体裂解项目的一部分,使泵的整体设置。

什么影响广泛的变化如电气化在汽车行业和能源存储需求增加对电池行业吗?

嗯,这是一场静悄悄的革命。可再生能源的成本电子真的大幅下降。10年前相比,我们拒绝了,两个太阳能和风能发电成本平价或低于一个超级热电站单位的电力成本。

最主要的是我们需要储能,储能是可靠的,它必须是可伸缩的和负担得起的。这就是电化学能提供很好的解决方案。现在有解决方案,但是它们非常昂贵,这就是我们正在努力改变。

其他大的区域,当然,是电池驱动的电动汽车,将彻底改变我们的交通工具。结合自动驾驶模式将使人们质疑是否需要拥有一辆汽车。整个共享经济和你可以运输通过在你的智能手机应用程序,在需求,去任何地方,加上它将电池驱动。你不需要担心你的电池充电,因为那是谁的特权运行的运输服务。

我们的生活方式,就像我们自己,一切都慢慢会改变。就像如何计算,然后互联网接管我们的生活。现在,像我女儿这样的人无法想象一个没有wi - fi的生活。就像氧气。对年轻人来说,这是就像这样。

我们会慢慢的远离内燃机,或燃烧东西的想法,来打动人心,激励我们的环境。整个事情将被取代。

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几年前,即使我们没有锂电池,镍氢电池,模拟手机会持续一个星期,因为基本上你所做的是说话。现在,随着锂离子电池的能量密度高近一个数量级甚至功率密度,现在我的智能手机持续一天。这取决于我如何使用它。

是的,我们要求我们的设备越来越多,尤其是这非凡的设备我们称之为智能手机。它的一切。你有没有想过……我们曾经有音乐存储在第一个黑胶唱片,然后在cd。像我这样的一个人,我有成百上千的。书架上放满了cd。现在,基本上适应这一切。这是一个了不起的装置。

作为研究生,我们去买一个音响。现在,我的研究生在实验室有一辆车,有一个音响系统,或者自己的电视。这是非凡的。当然,虚拟现实的耳机,很神奇。谁会想要一个电视吗?但是你需要一个电池。

是什么有趣的是如果你的汽车开始占主导地位,显然,他们需要存储电荷的数量是巨大的。

一个典型的电动汽车电池需要75千瓦小时。这是一个巨大的电池。安全是最重要的,因为如果你不把锂离子电池,它会爆炸。这是一个巨大的能量密度装在一个相对较小的体积。这就是大部分的电动汽车制造商正在集中他们的努力。

这些工业趋势改变了要求更先进的电化学技术?这是怎么影响你的工作吗?

好吧,当你在大学我们的工作是看基础科学将影响技术10到20年。亚博老虎机网登录这就是我看锂空气电池。我们有很多问题,我们只是在试图理解他们的起点。

但从能够看一个电化学能量密度最高,lithium-oxygen夫妇是最主要的。如果你看标准的还原电位,你会看到几乎都是频谱的两端。

很自然,作为一个electrochemist和作为一个人喜欢在政府工作技术,这将是一个自然进程对……我渴望去的地方。这就是我参与。我不认为会在这么短的时间里发生这种意外。这将是一个非常长期的研究任务。

但与此同时,我们也有短期的目标。努力改善目前的锂离子电池的安全性是一种高尚的渴望的目标。这些也在我们的范围内我们正在做的事情。

如何使用拉曼和红外光谱技术在电池的发展,他们有多重要分析工具套件的使用吗?

这些都是振动光谱。他们通常看待事物是在电极表面吸收,它们相辅相成。

大多数时候,红外光谱有太多干扰峰在我们使用材料的范围,因此拉曼实际上是对我们更有用。亚博网站下载我们用它做各种各样的事情。如果我们想看看过渡金属氧化物和氧化态锂离子插入到结构变化,我们可以看看电荷组成的观点不同的过渡金属氧化物。

我们也可以从的角度我们称之为SEI层形成,这是固体电解质界面。固态电解质界面是一个非常重要的方面有关安全的锂离子电池,因为它们是电极表面的钝化层形成防止会乱了套。

当我说的过渡金属氧化物,例如,有不稳定的氧化态,我们不想让它去。这是另一个安全问题。

所有这些事情,试图了解电解液降解作为自行车的函数,可以通过拉曼光谱研究。这是我们正在努力使这里。

你有什么具体的例子从最近的项目你已经谈论的发现或研究你做依赖拉曼显微镜或者拉曼光谱?

是的,锂空气电池我们使用拉曼了解不同电解质在非水溶剂中与当我们做氧气还原的催化剂材料。同样,析氢反应,我们看alkaline-rich催化剂材料的交互环境,尤其是当我们考虑阴离子交换聚合物离子交联聚合物,因为其中一些专门吸收各种过渡金属的催化剂材料。

所有这些都是典型的例子,我们是如何使用它。当然,它将改变我们在不同的项目发展。

如何重要的是你使用的实际仪器,与制造商的合作呢?

与制造商合作非常关键,因为大部分时间我们在最前沿的一种分析工具。能够跟应用程序的人,那些设计这些工具是一个非常重要的方面,我们正在努力实现。

当然,这是一个与我们的同行竞争的问题。如果我们能得到一个优势与仪器的制造商有一个良好的关系和一个高端的仪器,我们当然想启用。

这就是为什么我们的伙伴关系与热费舍尔很关键,因为我们交谈的人设计了拉曼显微镜。当我们前进,我们正在做现场操作条件下的光谱,所以当我们做operando条件下有这个乐器如何与细胞相互作用的某些方面是非常关键的。这就是我们的伙伴关系是有效的。

电池的挑战能红外光谱和拉曼数据帮助您解决与reagrd距离收费吗?

这些都是相关材料的选择和材料与电解质的混合使用,而且,当然,你的潜在范围电池的亚博网站下载充电和放电。这是一个材料相关的问亚博网站下载题,这是完全依赖我刚才提到的所有这些参数。

使用像拉曼光谱仪是非常有效的。正如我在前面提到的,它看起来在晶格内的电荷补偿是如何发生的置入一个主机。你看什么类型的钝化层形成在电极表面。它看起来在电解液的降解潜力的范围你自行车的电池。

它也看会发生什么功能的速度能力,或者多快你电池的充电和放电。有所有这些担忧多少时间你需要充电或充电电池,尤其是在汽车的背景下。每个人都想要尽快完成。这是一个材料相关的问亚博网站下载题。这是一个设计相关的问题。

所有的都可以看着……的一个主要技术是通过拉曼显微镜看,尤其是如果在原位条件下这是可以做到的。

你会推荐什么其他技术应对这些挑战,和拉曼如何融入?

拉曼光谱技术。它总是与电化学技术。我们有一大堆的电化学技术,我们使用从简单的充电,放电非常复杂的例程包括阻抗、电化学阻抗技术。所有捆绑在一起的,然后光谱,这两者之间密切相关是我们用来收集材料属性。亚博网站下载

你使用其它表面分析技术以及XPS吗?

是的。我们当然使用XPS,但XPS在原位条件下是非常困难的。有准环境条件XPS,但这有一个有限的范围的事情你可以做什么拉曼相比,因为拉曼可以完全在原位条件下完成。

我们用很多的其他技术同步加速器x光技术。非常互补,因为这实际上是看周围的环境协调过渡金属。这两者之间,我们有一个完整的映射的材料属性。亚博网站下载

你如何看待你的工作的结果,以及其他领域的关系,影响工业电池技术在未来几年?

在生活中我的任务是使内燃机一个博物馆,就像蒸汽机。当我还是孩子的时候,蒸汽机是铁路网络的一部分。现在只有如果你有新奇的某种特殊的火车,你看到一个蒸汽机。同样的事情会发生到内燃机,这些超级热燃煤发电站,虽然很多人不喜欢我说。会有一些燃气轮机仍然存在,但我们大多数人将生活在更多的可再生能源。

我们将会自动汽车。我们会有电动汽车。最后,如果你想开车很长一段距离,我们会与氢燃料电池汽车加油站。尽管这依然非常遥远,尤其是美国而言。我看到其他地方等地理规模较小,例如,日本和德国和欧洲其他国家采用这种非常快。这将会改变我们的未来的形状。

这是我们未来的形状,悄然发生。我们没有问题,但你现在无法想象没有它的生活。它的一切。它播放你的音乐。你导航。这对你进行通信。应用,有成千上万的应用程序,您可以使用。你可以用它来烹饪。你可以做社交网络。这是惊人的。 It reads the news for me in the morning. It's amazing. That's how a quiet revolution happens. That's what it looks like.

你认为也许像甲烷会更容易储存和运输的基础设施,如氢就是太多的挑战?

是的,当然。我们不是说氢的运输。我们说的氢需求从甲烷,天然气,是一种现成的技术。有不需要研究。这是一个改革者技术已经有20年了。我们有调整。我们改进它。

我们正在试图做的是利用电解水氢非甲烷使用太阳能或风能,因此可再生电子。这是我们的使命,因为我们想去最终不是化石源。

但与此同时,您可以以非常低的成本让氢之间从甲烷2到4美元一公斤。没有借口没有氢网络。这是什么地方,我完全不明白,有一个滞后。但是人们这样做。加州是一个州在氢网络投入巨资。其他州正在正确的声音。它会发生。这是一个非常大的国家,所以它需要一些时间在美国。

在其他国家这是可以做到的非常快。德国就是其中之一,当然,日本。他们是大型经济体。中国所有正确的声音。他们认识到这一事实与数字基于燃气内燃机是不可持续的。当中国和印度的开关,就是这样。这是完成了。

关于博士(Sanjeev Mukerjee

博士(Sanjeev Mukerjee是化学与化学生物学系教授(东北大学),在1998年9月以来他一直在。他还领导着东北大学可再生能源技术中心实验室(NUCRET)及其子集为电化学高级电源(跳跃)。Mukerjee博士持有m .科技从Kharagpur的印度理工学院,印度,和一个博士来自德克萨斯州A&M大学,德克萨斯。