إمكانات مادة مونتمورليونيت في مجال الطاقة الجديدة

المنطيرونيت (MMT) معدن سيليكاتي طبقي. في تركيبته، يمكن استبدال ذرات الألومنيوم عالية التكافؤ في هيكل الأوكتهايدر الألومنيوم-أكسجين بسهولة بذرات ذات تكافؤ أقل، مما ينتج عنه شحنة سالبة بين الطبقات. للحفاظ على استقرار بنية الطبقات، يمتص المنطيرونيت الكاتيونات من محيطه، مثل Na+ وCa2+ وMg2+ وAl3+ وK+. هذه الخاصية تمنح المنطيرونيت قدرة امتزاز عالية وقدرة تبادل أيوني ممتازة. هذا التركيب الفريد وقدرة التبادل العالية تجعلان من المنطيرونيت مادة واعدة للتطبيقات في مجال تقنيات الطاقة الجديدة.

مواد بطاريات الليثيوم

(1) الإلكتروليتات الصلبة

أظهرت العديد من الدراسات أن المنطيرونيت (MMT)، كملء غير عضوي جديد، يمكنه تحسين كل من التوصيل الأيوني والخصائص الميكانيكية للإلكتروليتات البوليمرية الصلبة.

(2) طبقات SEI الاصطناعية

في طبقات SEI الاصطناعية، يمنح الليثيوم-منطيرونيت (Li-MMT) طبقة SEI خصائص ميكانيكية جيدة، ويوفر قنوات لنقل أيونات الليثيوم، مما يساعد في تثبيط نمو الشوكات الليثيومية. بفضل قنوات نقل أيونات الليثيوم السريعة في Li-MMT، تتميز خلية Li-LiFePO4 التي تستخدم طبقة SEI من Li-MMT بأداء ممتاز، مع الحفاظ على نسبة عالية من سعتها الأصلية (90.6%) بعد 400 دورة شحن/تفريغ.

(3) تحسين الفاصل

يستخدم المنطيرونيت (MMT) لتحسين أداء الفاصل بفضل خصائصه الامتزازية الممتازة. بالمقارنة مع الفواصل البوليمرية التجارية، يحتوي الفاصل المعدل بـ Li-MMT على تركيز أعلى لأيونات الليثيوم عند واجهة الإلكترود/الإلكتروليت، مما يقلل ترسيب الليثيوم ويضعف كثافة التيار ويثبط نمو الشوكات.

(4) تحسين الإلكتروليتات السائلة

في أنظمة بطاريات الليثيوم المعدنية، وبالمقارنة مع إلكتروليتات PEO، يظهر المنطيرونيت جاذبية أقوى لليثيوم المعدني، مع جهد زتا +26 مللي فولت، مما يعزز تركيز أيونات الليثيوم بالقرب من سطح المنطيرونيت. مع امتزاز أيونات الليثيوم، يزداد جهد التحريض قليلاً إلى -57.7 مللي فولت، مما يرشد أيونات الليثيوم للهجرة من المنطيرونيت والترسب على سطح جامع التيار النحاسي. (5) مواد الحامل

المكثفات الفائقة

مواد القوالب

بعض المعادن الطبيعية تتميز ببنية سطحية مميزة، مثل الأتاپولجيت والمونتمورليونيت والهالويسايت والدياتوميت، وتستخدم عادةً كقوالب لتصنيع مواد الكربون المسامية ذات خصائص سطحية محددة. كما يمكن استخدام هذه الطريقة لتصنيع البوليمرات الموصلة ذات البنية السطحية المميزة. (2) مواد حاملة للأقطاب

للحصول على مواد فعالة ذات بنية سطحية محددة، وتعزيز السعة النوعية، وتحسين استقرار دورات الشحن والتفريغ، يمكن تحميل المواد الفعالة على سطح معادن مثل المونتمورليونيت والهالويسايت.

مواد تخزين غاز الميثان

يبحث الباحثون حالياً في استخدام تقنية تخزين غاز طبيعي بالامتزاز، وهي اقتصادية وسهلة وآمنة، كبديل لتقنيات الغاز الطبيعي المضغوط والمسال التقليدية. أظهرت الدراسات أن المعادن الطينية تلعب دوراً مهماً في تكوين رواسب غاز الصخر الزيتي وتطورها، كما أنها تتميز بقدرة على تخزين الغاز.

مواد التحفيز الكهربائي

التحفيز الكهربائي هو نوع من أنواع التحفيز الذي يعجل تفاعلات نقل الشحنة عند واجهة الإلكترود/المحلول، ويستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل إنتاج الهيدروجين والاوكسجين كهربائياً، وتقليل أكاسيد النيتروجين. تستخدم المعادن الطينية مثل المونتمورليونيت كحامل لمكونات تفاعلات التحفيز الكهربائي الضوئي، لمنع تكتل الجسيمات، وتحسين استقرار جزيئات الحساسية، وتعزيز انتقائية التفاعل.

مواد تخزين الطاقة الحرارية بتغير الطور

مواد تخزين الطاقة الحرارية بتغير الطور (PCMs) هي مواد جديدة تستخدم امتصاص أو إطلاق الحرارة أثناء تغير الطور لتخزين الطاقة الحرارية وإطلاقها. تلعب المعادن الطبيعية دوراً مهماً في هذا المجال. فهي مواد غير عضوية ممتازة لتخزين الطاقة الحرارية، ويمكن معالجتها للحصول على مواد عالية الأداء بعد إضافة مواد تنشيطية ومكثفات مناسبة. كما أن بنية المعادن المسامية تجعلها حاملاً مثالياً لهذه المواد.