វិស្វករ​បាន​បង្កើត​ឧបករណ៍​បំបែក​ដែល​រក្សា​លំនឹង​អេឡិចត្រូលីត​ហ្គាស ដើម្បី​ធ្វើឱ្យ​ថ្ម​សីតុណ្ហភាព​ទាប​បំផុត​មាន​សុវត្ថិភាព​ជាង​មុន

យោងតាមរបាយការណ៍របស់ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយបរទេស វិស្វករណាណូនៅសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា San Diego បានបង្កើតឧបករណ៍បំបែកថ្មដែលអាចដើរតួជារនាំងរវាង cathode និង anode ដើម្បីការពារឧស្ម័នអេឡិចត្រូលីតនៅក្នុងថ្មពីការហួត។ ដ្យាក្រាមថ្មីការពារសម្ពាធខាងក្នុងនៃព្យុះមិនឱ្យកកកុញ ដោយហេតុនេះការពារថ្មពីការហើម និងផ្ទុះ។

អ្នកដឹកនាំការស្រាវជ្រាវ លោក Zheng Chen សាស្ត្រាចារ្យផ្នែក nanoengineering នៅសាលាវិស្វកម្ម Jacobs នៃសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា ទីក្រុង San Diego បាននិយាយថា "តាមរយៈការចាប់ម៉ូលេគុលឧស្ម័ន ភ្នាសអាចដើរតួជាស្ថេរភាពសម្រាប់អេឡិចត្រូលីតងាយនឹងបង្កជាហេតុ" ។

ឧបករណ៍បំបែកថ្មីអាចកែលម្អដំណើរការថ្មនៅសីតុណ្ហភាពទាបបំផុត។ កោសិកាថ្មដែលប្រើ diaphragm អាចដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពដក 40°C ហើយសមត្ថភាពអាចខ្ពស់រហូតដល់ 500 milliampere ម៉ោងក្នុងមួយក្រាម ខណៈដែលថ្ម diaphragm ពាណិជ្ជកម្មមានថាមពលស្ទើរតែសូន្យក្នុងករណីនេះ។ ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយថា ទោះបីជាវាត្រូវបានទុកចោលរយៈពេល XNUMX ខែក៏ដោយ សមត្ថភាពថ្មនៅតែខ្ពស់ដដែល។ ការសម្តែងនេះបង្ហាញថា diaphragm ក៏អាចពន្យារអាយុផ្ទុកផងដែរ។ របកគំហើញនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវសម្រេចបាននូវគោលដៅរបស់ពួកគេបន្ថែមទៀត៖ ដើម្បីផលិតថ្មដែលអាចផ្តល់ថាមពលអគ្គិសនីសម្រាប់យានជំនិះនៅក្នុងបរិយាកាសទឹកកក ដូចជាយានអវកាស ផ្កាយរណប និងកប៉ាល់សមុទ្រជ្រៅ។

ការស្រាវជ្រាវនេះគឺផ្អែកលើការសិក្សានៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍របស់លោក Ying Shirley Meng សាស្ត្រាចារ្យផ្នែក nanoengineering នៃសាកលវិទ្យាល័យ California ទីក្រុង San Diego ។ ការស្រាវជ្រាវនេះប្រើអេឡិចត្រូលីតឧស្ម័នរាវជាក់លាក់មួយដើម្បីបង្កើតថ្មដែលអាចរក្សាដំណើរការបានល្អក្នុងបរិយាកាសដក 60°C ជាលើកដំបូង។ ក្នុងចំណោមនោះ អេឡិចត្រូលីតឧស្ម័នរាវ គឺជាឧស្ម័នដែលរាវដោយការដាក់សម្ពាធ និងមានភាពធន់ទ្រាំទៅនឹងសីតុណ្ហភាពទាបជាងអេឡិចត្រូលីតរាវបែបប្រពៃណី។

ប៉ុន្តែប្រភេទនៃអេឡិចត្រូលីតនេះមានពិការភាព; វាងាយស្រួលក្នុងការផ្លាស់ប្តូរពីរាវទៅជាឧស្ម័ន។ Chen បាននិយាយថា "បញ្ហានេះគឺជាបញ្ហាសុវត្ថិភាពដ៏ធំបំផុតសម្រាប់អេឡិចត្រូលីតនេះ" ។ សម្ពាធត្រូវតែកើនឡើង ដើម្បីបង្រួមម៉ូលេគុលរាវ និងរក្សាអេឡិចត្រូលីតឱ្យស្ថិតក្នុងសភាពរាវ ដើម្បីប្រើអេឡិចត្រូលីត។

បន្ទប់ពិសោធន៍របស់ Chen បានសហការជាមួយ Meng និង Tod Pascal សាស្ត្រាចារ្យផ្នែក nanoengineering នៅសាកលវិទ្យាល័យ California ទីក្រុង San Diego ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ។ ដោយការរួមបញ្ចូលជំនាញនៃអ្នកជំនាញកុំព្យូទ័រដូចជា Pascal ជាមួយអ្នកស្រាវជ្រាវដូចជា Chen និង Meng វិធីសាស្រ្តមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីធ្វើអោយអេឡិចត្រូលីតដែលរលាយដោយចំហាយទឹកដោយមិនប្រើសម្ពាធខ្លាំងពេក។ បុគ្គលិកដែលបានរៀបរាប់ខាងលើមានទំនាក់ទំនងជាមួយមជ្ឈមណ្ឌលវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វកម្មសម្ភារៈ (MRSEC) នៃសាកលវិទ្យាល័យកាលីហ្វ័រញ៉ា សាន់ឌីអាហ្គោ។

វិធីសាស្រ្តនេះខ្ចីពីបាតុភូតរូបវន្តដែលម៉ូលេគុលឧស្ម័នប្រមូលផ្តុំដោយឯកឯង នៅពេលជាប់ក្នុងចន្លោះតូចៗទំហំណាណូ។ បាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថា capillary condensation ដែលអាចធ្វើឱ្យឧស្ម័នក្លាយទៅជារាវនៅសម្ពាធទាប។ ក្រុមស្រាវជ្រាវបានប្រើបាតុភូតនេះដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍បំបែកថ្មដែលអាចរក្សាលំនឹងអេឡិចត្រូលីតនៅក្នុងអាគុយដែលមានសីតុណ្ហភាពទាបបំផុតដែលជាអេឡិចត្រូលីតឧស្ម័នរាវដែលផលិតពីឧស្ម័នហ្វ្លុយអូមេន។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើវត្ថុធាតុគ្រីស្តាល់ porous ហៅថា metal-organic framework (MOF) ដើម្បីបង្កើតភ្នាស។ ចំណុចពិសេសរបស់ MOF គឺថាវាពោរពេញទៅដោយរន្ធញើសតូចៗ ដែលអាចចាប់ម៉ូលេគុលឧស្ម័ន fluoromethane និងបង្រួមពួកវានៅសម្ពាធទាប។ ឧទាហរណ៍ fluoromethane ជាធម្មតារួញនៅដក 30°C និងមានកម្លាំង 118 psi; ប៉ុន្តែប្រសិនបើ MOF ត្រូវបានប្រើ សម្ពាធ condensation នៃ porous នៅសីតុណ្ហភាពដូចគ្នាគឺត្រឹមតែ 11 psi ប៉ុណ្ណោះ។

Chen បាននិយាយថា "MOF នេះកាត់បន្ថយសម្ពាធយ៉ាងសំខាន់សម្រាប់អេឡិចត្រូលីតដើម្បីដំណើរការ។ ដូច្នេះថ្មរបស់យើងអាចផ្តល់នូវបរិមាណដ៏ច្រើននៃសមត្ថភាពនៅសីតុណ្ហភាពទាបដោយមិនមានការថយចុះ" ។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានសាកល្បងឧបករណ៍បំបែកដែលមានមូលដ្ឋានលើ MOF នៅក្នុងថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង។ . ថ្មលីចូម - អ៊ីយ៉ុងមាន fluorocarbon cathode និង anode លោហៈលីចូម។ វាអាចបំពេញវាដោយឧស្ម័ន fluoromethane electrolyte នៅសម្ពាធខាងក្នុងនៃ 70 psi ដែលទាបជាងសម្ពាធដែលត្រូវការសម្រាប់ការ liquefying fluoromethane ។ ថ្មនៅតែអាចរក្សាបាន 57% នៃសមត្ថភាពសីតុណ្ហភាពបន្ទប់នៅដក 40°C។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធដូចគ្នា ថាមពលនៃថ្ម diaphragm ពាណិជ្ជកម្ម ដោយប្រើអេឡិចត្រូលីតឧស្ម័នដែលមានផ្ទុក fluoromethane គឺស្ទើរតែសូន្យ។

micropores ដែលមានមូលដ្ឋានលើឧបករណ៍បំបែក MOF គឺជាគន្លឹះដោយសារតែ micropores ទាំងនេះអាចរក្សាអេឡិចត្រូលីតកាន់តែច្រើនដែលហូរនៅក្នុងថ្ម ទោះបីជាស្ថិតនៅក្រោមសម្ពាធថយចុះក៏ដោយ។ ដ្យាក្រាមពាណិជ្ជកម្មមានរន្ធញើសធំ ហើយមិនអាចរក្សាម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូលីតឧស្ម័ននៅក្រោមសម្ពាធថយចុះ។ ប៉ុន្តែ microporosity មិនមែនជាហេតុផលតែមួយគត់ដែល diaphragm ដំណើរការបានល្អនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌទាំងនេះទេ។ ដ្យាក្រាមដែលរចនាដោយអ្នកស្រាវជ្រាវក៏អនុញ្ញាតឱ្យរន្ធញើសបង្កើតជាផ្លូវបន្តពីចុងម្ខាងទៅចុងម្ខាងទៀត ដោយហេតុនេះធានាថា អ៊ីយ៉ុងលីចូមអាចហូរដោយសេរីតាមរយៈដ្យាក្រាម។ នៅក្នុងការធ្វើតេស្ត ចរន្តអ៊ីយ៉ុងនៃថ្មដោយប្រើ diaphragm ថ្មីនៅដក 40°C គឺដប់ដងនៃថ្មដែលប្រើ diaphragm ពាណិជ្ជកម្ម។

ក្រុមរបស់លោក Chen បច្ចុប្បន្នកំពុងធ្វើតេស្តឧបករណ៍បំបែកដែលមានមូលដ្ឋានលើ MOF នៅលើអេឡិចត្រូលីតផ្សេងទៀត។ Chen បាននិយាយថា "យើងបានឃើញផលប៉ះពាល់ស្រដៀងគ្នា។ ដោយប្រើ MOF នេះ ជាឧបករណ៍ទប់លំនឹង ម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូលីតផ្សេងៗអាចត្រូវបានស្រូបយក ដើម្បីបង្កើនសុវត្ថិភាពថ្ម រួមទាំងអាគុយលីចូមប្រពៃណីដែលមានអេឡិចត្រូលីតងាយនឹងបង្កជាហេតុ"។