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Batteries and Fuel Cells03:12

Batteries and Fuel Cells

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A battery is a galvanic cell that is used as a source of electrical power for specific applications. Modern batteries exist in a multitude of forms to accommodate various applications, from tiny button batteries such as those that power wristwatches to the very large batteries used to supply backup energy to municipal power grids. Some batteries are designed for single-use applications and cannot be recharged (primary cells), while others are based on conveniently reversible cell reactions that...
27.9K
Bicarbonate-Carbonic Acid Buffer01:22

Bicarbonate-Carbonic Acid Buffer

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The carbonic acid-bicarbonate buffer system is critical for maintaining the body's pH balance. It operates on the equilibrium:
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Buffers: Buffer Capacity01:09

Buffers: Buffer Capacity

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Buffer capacity is the quantitative measure of a buffer to resist the change in pH. As shown in the following equation, the buffer capacity, denoted by 'beta', is expressed as the number of moles of acid or base needed to change the pH of a one-liter buffer solution by 1 unit. Here, Ca and Cb indicate the number of moles of acid and base, respectively. Note that dpH represents the change in pH.
In the graph, pH is plotted as a function of the number of moles of base (Cb) added to a weak...
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Buffers: Overview01:30

Buffers: Overview

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Buffers play a crucial role in stabilizing the pH of a solution by mitigating the effects of small amounts of added acid or base. They consist of a weak acid and its conjugate base or a weak base and its conjugate acid. A solution of acetic acid and sodium acetate is an example of a buffer that consists of a weak acid and its salt: CH3COOH (aq) + CH3COONa (aq). An example of a buffer that consists of a weak base and its salt is a solution of ammonia and ammonium chloride: NH3 (aq) + NH4Cl (aq).
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Georgina L Gregory1, Hui Gao2, Boyang Liu2

  • 1Chemistry Research Laboratory, University of Oxford, 12 Mansfield Road, Oxford OX1 3TA, U.K.

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|September 19, 2022
PubMed
まとめ

新しいブロックポリマーは,イオン伝導性と機械的安定性を組み合わせて,次世代のエネルギー貯蔵装置の長寿と性能を向上させ,全固体電池を改善します.

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科学分野:

  • 材料科学
  • 電気化学
  • ポリマー化学

背景:

  • 全固体電池は,サイクル中の複合カトドの体積変化により長寿命に問題があります.
  • 固体電池のインターフェイス接触を維持するには,しばしば非現実的な高圧が必要です.
  • 既存のバッテリー技術は,高性能なエネルギー貯蔵のために改善する必要があります.

研究 の 目的:

  • 先進的な全固体電池のための新しいブロックポリマーを設計し合成する.
  • ボリュームの変化によるバッテリー寿命の制限を克服し,インターフェイスの接触を維持します.
  • 次世代のエネルギー貯蔵のための 電気化学的,機械的,化学的特性を向上させる

主な方法:

  • ABAトライブロック共ポリマーは,ポリエチレン酸化物 (PEO) とCO2由来ポリカーボネートを使用して合成されました.
  • ハイドロキシルテレケリックPEOは,Mg (II) Co (II) 触媒によるリング開き共ポリメリゼーションのマクロイニシアターとして使用された.
  • フォスフォニック酸の機能が組み込まれ,粘着性が改善され,性質が特徴づけられました.

主要な成果:

  • イオン伝導 (10^-4 S cm^-1),リチウムイオン輸送 (tLi+ 0.3-0.62),酸化安定性 (>4 V 対 Li+/Li) を有する3つの鉛ポリマー材料を特定した.
  • バッテリー用途に適した弾性体またはプラストマー特性 (G' 0.1-67 MPa) を達成した.
  • 最適化されたブロックポリマーの複合カトドは,コントロールと比較して優れた容量保持を示した.

結論:

  • ABAブロックコポリマーは,全固体電池の性能と長寿を向上させる有望なソリューションです.
  • 設計されたポリマーは,ボリュームの変化とインターフェイスの接触に関連する課題を効果的に解決します.
  • これらの材料は 次世代の高性能エネルギー貯蔵装置の 重要な進歩を意味します