Энергетика адамзат цивилизациясынын прогрессинин материалдык негизи катары ар дайым маанилуу роль ойноп келген.Бул адамзат коомунун өнүгүшүнүн ажырагыс кепилдиги.Суу, аба, тамак-аш менен бирге адамдын жашоосуна керектүү шарттарды түзүп, адамдын жашоосуна түздөн-түз таасирин тийгизет..

Энергетика тармагынын өнүгүүсү отундун “доорунан” көмүрдүн “дооруна”, андан кийин көмүрдүн “доорунан” нефтинин “дооруна” чейин эки чоң өзгөрүүнү башынан өткөрдү.Эми ал мунайдын “доорунан” кайра жаралуучу энергиянын өзгөрүүсүнүн “дооруна” өзгөрө баштады.

19-кылымдын башында негизги булак катары көмүрдөн тартып 20-кылымдын орто чениндеги негизги булак катары мунайга чейин адамдар 200 жылдан ашык убакыттан бери чоң масштабда казылып алынган энергияны колдонуп келишкен.Бирок, фоссилдик энергия үстөмдүк кылган глобалдык энергетикалык түзүлүш аны казылып алынган энергиянын түгөнүп кетүүсүнөн алыс кылбайт.

Көмүр, мунай жана жаратылыш газы менен көрсөтүлгөн үч салттуу энергетикалык экономикалык ташыгычтар жаңы кылымда тез түгөнүп, колдонуу жана күйүү процессинде да парниктик эффектке алып келет, көп сандагы булгоочу заттарды пайда кылат жана булгайт. айлана-чөйрө.

Ошондуктан, казылып алынган энергияга көз карандылыкты азайтуу, энергияны рационалдуу эмес пайдалануу структурасын өзгөртүү, таза жана булгануусуз жаңы кайра жаралуучу энергияны издөө зарыл.

Азыркы учурда, кайра жаралуучу энергия, негизинен, шамал энергиясын, суутек энергиясын, күн энергиясын, биомасса энергиясын, толкун энергиясы жана геотермалдык энергия, ж.б. камтыйт, ал эми шамал энергиясы жана күн энергиясы дүйнө жүзү боюнча учурдагы изилдөө очоктору болуп саналат.

Бирок, кайра жаралуучу энергиянын ар кандай булактарын эффективдүү конверсиялоого жана сактоого жетишүү дагы эле салыштырмалуу кыйын, ошондуктан аларды натыйжалуу пайдалануу кыйындатат.

Бул учурда, адам тарабынан жаңы кайра жаралуучу энергияны натыйжалуу пайдаланууну ишке ашыруу үчүн, ыңгайлуу жана натыйжалуу энергияны сактоонун жаңы технологиясын иштеп чыгуу зарыл, бул да учурдагы социалдык изилдөөлөрдүн ысык жери.

Азыркы учурда, литий-иондук батарейкалар, эң натыйжалуу экинчи батареялардын бири катары, ар кандай электрондук шаймандарда, транспортто, аэрокосмостук жана башка тармактарда кеңири колдонулат., енуктуруунун перспективалары татаалыраак.

Натрий менен литийдин физикалык жана химиялык касиеттери окшош жана ал энергияны сактоочу эффектке ээ.Анткени анын бай мазмуну, натрий булагы бирдей бөлүштүрүү, жана төмөн баасы, ал төмөнкү наркы жана жогорку натыйжалуулугун мүнөздөмөлөрү бар ири масштабдуу энергия сактоо технологиясында колдонулат.

Натрий-иондук батарейкалардын оң жана терс электроддук материалдарына катмарлуу өткөөл металл кошулмалары, полианиондор, өткөөл металл фосфаттары, өзөктүү нанобөлүкчөлөр, металл бирикмелери, катуу көмүртек ж.б.

Жаратылышта өтө мол запастары бар элемент катары көмүртек арзан жана оңой алынууда жана натрий-иондук батарейкалар үчүн аноддук материал катары кеңири таанылган.

Графиттөө даражасы боюнча көмүртектүү материалдар эки категорияга бөлүнөт: графиттик көмүртек жана аморфтук көмүртек.

Аморфтук көмүртектерге кирген катуу көмүртек 300мАч/г натрийди сактоочу өзгөчө сыйымдуулугун көрсөтөт, ал эми графиттештирүүнүн жогорку даражасы бар көмүртек материалдары бетинин чоңдугунан жана күчтүү тартиптүүлүгүнөн коммерциялык максатта колдонууга кыйын.

Ошондуктан, графит эмес катуу көмүртектүү материалдар негизинен практикалык изилдөөдө колдонулат.

Натрий-иондук батарейкалар үчүн аноддук материалдардын иштешин андан ары жакшыртуу максатында, көмүртектүү материалдардын гидрофилдүүлүгүн жана өткөргүчтүгүн иондук допинг же кошулмалоо жолу менен жакшыртса болот, бул көмүртектүү материалдардын энергияны сактоо көрсөткүчтөрүн жогорулата алат.

Натрий иондук батареянын терс электрод материалы катары металл кошулмалар негизинен эки өлчөмдүү металл карбиддери жана нитриддери болуп саналат.Эки өлчөмдүү материалдардын эң сонун мүнөздөмөлөрүнөн тышкары, алар натрий иондорун адсорбция жана интеркалация жолу менен гана сактабастан, натрий менен биригет. Иондордун айкалышы энергияны сактоо үчүн химиялык реакциялар аркылуу сыйымдуулукту жаратат, ошону менен энергияны сактоо эффектин жакшыртат.

Металл кошулмаларын алуудагы кымбат жана кыйынчылыктан улам көмүртектик материалдар натрий-иондук батарейкалардын негизги аноддук материалдары болуп саналат.

Катмарлуу өткөөл металл кошулмаларынын өсүшү графендин ачылышынан кийин болду.Азыркы учурда, натрий-иондук батареяларда колдонулган эки өлчөмдүү материалдар, негизинен, натрий негизинде катмарлуу NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, ж.б.

Полианиондук оң электрод материалдары алгач литий-иондук аккумулятордук оң электроддордо колдонулуп, кийин натрий-иондук батареяларда колдонулган.Маанилүү өкүл материалдарга NaMnPO4 жана NaFePO4 сыяктуу оливин кристаллдары кирет.

Өткөөл металл фосфаты алгач литий-иондук батареяларда оң электрод материалы катары колдонулган.Синтез процесси салыштырмалуу жетилген жана көптөгөн кристалл структуралары бар.

Фосфат, үч өлчөмдүү түзүлүш катары, натрий иондорунун деинтеркалациясына жана интеркалациясына ыңгайлуу негиз түзүмүн куруп, андан кийин энергияны сактоонун эң сонун көрсөткүчтөрү менен натрий-иондук батареяларды алат.

Негизги кабык структурасынын материалы акыркы жылдары гана пайда болгон натрий-иондук батареялар үчүн аноддук материалдын жаңы түрү.баштапкы материалдардын негизинде, бул материал сонун структуралык дизайн аркылуу көңдөй түзүлүшкө жетишти.

Көбүрөөк кеңири таралган өзөк-кабыгынын структурасынын материалдарына көңдөй кобальт селениддик нанокубкалар, Fe-N ко-допталган өзөк-кабыгындагы натрий ванадат наносфералары, көңдөй көмүртектүү калай кычкылынын наносфералары жана башка көңдөй структуралар кирет.

Улам сыйкырдуу көңдөй жана тешиктүү түзүлүшү менен бирге, анын сонун мүнөздөмөлөрү, көбүрөөк электрохимиялык иш электролит дуушар болот, жана ошол эле учурда, ал ошондой эле абдан натыйжалуу энергия сактоо жетүү үчүн электролит ион мобилдүүлүгүн өбөлгө түзөт.

Глобалдык кайра жаралуучу энергия энергияны сактоо технологиясын өнүктүрүүгө өбөлгө түзүүдө.

Азыркы учурда, ар кандай энергия сактоо ыкмалары боюнча, ал физикалык энергия сактоо жана электрохимиялык энергия сактоо деп бөлүүгө болот.

Электрохимиялык энергияны сактоо жогорку коопсуздуктун, арзан баанын, ийкемдүү колдонуунун жана жогорку эффективдүүлүктүн артыкчылыктарынан улам бүгүнкү күндөгү энергияны сактоонун жаңы технологияларынын өнүгүү стандарттарына жооп берет.

Ар кандай электрохимиялык реакция процесстерине ылайык, электрохимиялык энергияны сактоочу энергия булактары негизинен суперконденсаторлор, коргошун-кислота батареялары, күйүүчү май батареялары, никель-металл гидриддик батареялар, натрий-күкүрттүү батареялар жана литий-иондук батарейкаларды камтыйт.

Энергияны сактоо технологиясында ийкемдүү электроддук материалдар дизайндын көп түрдүүлүгү, ийкемдүүлүгү, арзан баасы жана айлана-чөйрөнү коргоо өзгөчөлүктөрү менен көптөгөн илимпоздордун изилдөө кызыкчылыктарын тартты.

Көмүртек материалдары өзгөчө термохимиялык туруктуулукка, жакшы электр өткөрүмдүүлүккө, жогорку күчкө жана адаттан тыш механикалык касиеттерге ээ, бул аларды литий-иондук батарейкалар жана натрий-иондук батареялар үчүн келечектүү электроддорго түзөт.

Supercapacitors тез кубатталып жана жогорку учурдагы шарттарда разрядга болот, жана 100,000 эседен ашык цикл өмүргө ээ.Алар конденсаторлор менен батарейкалардын ортосундагы атайын электрохимиялык энергияны сактоочу электр менен жабдуунун жаңы түрү.

Суперконденсаторлор жогорку кубаттуулуктун тыгыздыгынын жана энергиянын жогорку конверсиялык ылдамдыгынын мүнөздөмөлөрүнө ээ, бирок алардын энергия тыгыздыгы төмөн, алар өзүн-өзү разрядга жакын жана туура эмес колдонулганда электролиттин агып кетишине жакын.

Күйүүчү майдын энергия клеткасы эч кандай кубатталбаган, чоң сыйымдуулук, жогорку өзгөчө кубаттуулук жана кеңири өзгөчө кубаттуулук диапазону менен мүнөздөлсө да, анын жогорку иштөө температурасы, кымбат баасы жана энергияны конвертациялоонун төмөн эффективдүүлүгү аны коммерциялаштыруу процессинде гана жеткиликтүү кылат.кээ бир категорияларда колдонулат.

Коргошун-кислота аккумуляторлору арзан баада, жетилген технологияда жана жогорку коопсуздуктун артыкчылыктарына ээ жана сигнал базалык станцияларында, электр велосипеддеринде, автоунааларда жана электр энергиясын сактоодо кеңири колдонулат.Айлана-чөйрөнү булгоо сыяктуу кыска такталар энергияны сактоочу батарейкалар үчүн барган сайын жогорулаган талаптарга жана стандарттарга жооп бере албайт.

Ni-MH батарейкалары күчтүү универсалдуу, төмөн калориялуу, чоң мономер сыйымдуулугу жана туруктуу разряддык мүнөздөмөлөргө ээ, бирок алардын салмагы салыштырмалуу чоң жана батареянын сериясын башкарууда көптөгөн көйгөйлөр бар, бул бир батареянын эришине алып келиши мүмкүн. батарея сепараторлор.