پتانسیل مونتموریلونیت در زمینه انرژی‌های نو

مونت موریلونیت (MMT) یک کانی سیلیکات لایه‌ای است. در ساختار آن، اتم‌های آلومینیوم با ظرفیت بالا در هشت‌وجهی‌های آلومینیوم-اکسیژن می‌توانند به راحتی توسط اتم‌های با ظرفیت پایین‌تر جایگزین شوند و در نتیجه بار منفی بین لایه‌ها ایجاد شود. برای حفظ پایداری ساختار بین لایه‌ای، مونت موریلونیت کاتیون‌هایی مانند Na+، Ca2+، Mg2+، Al3+ و K+ را از محیط اطراف خود جذب می‌کند. این ویژگی به مونت موریلونیت قابلیت‌های جذب و تبادل کاتیونی قوی می‌دهد. این ساختار و ظرفیت تبادل منحصر به فرد، پتانسیل قابل توجهی برای کاربرد در زمینه فناوری‌های انرژی جدید به مونت موریلونیت می‌دهد.

مواد باتری لیتیومی

(1) برای الکترولیت‌های حالت جامد

مطالعات متعدد نشان داده‌اند که مونت موریلونیت (MMT)، به عنوان یک پرکننده معدنی جدید، می‌تواند رسانایی یونی و خواص مکانیکی الکترولیت‌های پلیمری جامد (SPE) را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

(2) ساخت لایه‌های مصنوعی SEI

در لایه‌های مصنوعی الکترولیت جامد بین فازی (SEI)، لایه‌های مونتموریلونیت-لیتیوم (Li-MMT) خواص مکانیکی خوبی به لایه SEI می‌دهند و کانال‌های انتقال Li+ را فراهم می‌کنند که به سرکوب رشد دندریت لیتیوم کمک می‌کند. با بهره‌گیری از کانال‌های سریع Li+ در Li-MMT، یک سلول کامل Li-LiFePO4 که با یک لایه SEI Li-MMT مونتاژ شده است، عملکرد سرعت بالاتری را نشان می‌دهد و پس از 400 سیکل با سرعت 1C، ظرفیت بالای 90.6٪ را حفظ می‌کند.

(3) بهینه‌سازی جداکننده

MMT به دلیل خواص جذب عالی خود برای بهینه‌سازی جداکننده‌ها استفاده می‌شود. در مقایسه با جداکننده‌های PE تجاری، جداکننده اصلاح‌شده Li-MMT غلظت Li+ بالاتری در سطح مشترک الکترود/الکترولیت دارد که رسوب انتخابی لیتیوم را کاهش می‌دهد، چگالی جریان موضعی را تضعیف می‌کند و رشد دندریت را سرکوب می‌کند.

(4) بهینه‌سازی الکترولیت‌های مایع

در سیستم‌های باتری لیتیوم-فلزی، در مقایسه با الکترولیت‌های PEO، مونتموریلونیت میل ترکیبی قوی‌تری با لیتیوم فلزی نشان می‌دهد، با پتانسیل زتای +26 میلی‌ولت، که غنی‌سازی یون‌های لیتیوم را در نزدیکی سطح مونتموریلونیت افزایش می‌دهد. با جذب و جداسازی یون‌های لیتیوم، پتانسیل اضافی کمی به -57.7 میلی‌ولت افزایش می‌یابد و یون‌های لیتیوم را به مهاجرت از مونتموریلونیت و رسوب روی سطح جمع‌کننده جریان مس هدایت می‌کند.

(5) مواد حامل

ابرخازن‌ها

مواد قالب

برخی از مواد معدنی طبیعی مورفولوژی‌های خاصی دارند، مانند آتاپولژیت، مونتموریلونیت، هالویزیت و دیاتومیت، که معمولاً به عنوان قالب برای سنتز مواد کربنی متخلخل با مورفولوژی‌های خاص استفاده می‌شوند. علاوه بر این، پلیمرهای رسانا با مورفولوژی‌های خاص را می‌توان با استفاده از روش قالب معدنی سنتز کرد. (2) مواد حامل الکترود

برای به دست آوردن مواد فعال با مورفولوژی‌های خاص، و همزمان افزایش ظرفیت خازنی خاص و بهبود پایداری چرخه، می‌توان مواد فعال را روی سطح مواد معدنی مانند مونتموریلونیت و هالویزیت بارگذاری کرد.

مواد ذخیره‌سازی متان

در حال حاضر، محققان در حال بررسی استفاده از فناوری ذخیره‌سازی گاز طبیعی مبتنی بر جذب هستند که اقتصادی، راحت و ایمن است و به عنوان جایگزینی برای فناوری‌های سنتی گاز طبیعی فشرده و گاز طبیعی مایع شده استفاده می‌شود. مطالعات نشان داده است که کانی‌های رسی نقش مثبتی در تشکیل و توسعه مخازن گاز شیل دارند و دارای قابلیت‌های ذخیره‌سازی گاز هستند.

مواد الکتروکاتالیستی

الکتروکاتالیز نوعی کاتالیز است که واکنش‌های انتقال بار را در سطح مشترک الکترود/الکترولیت تسریع می‌کند و به طور گسترده در زمینه‌هایی مانند تکامل الکتروشیمیایی هیدروژن، تکامل اکسیژن و کاهش NOx مورد استفاده قرار گرفته است. کانی‌های رسی مانند مونت‌موریلونیت به طور گسترده به عنوان حامل اجزای واکنش الکترود فوتوالکتروکاتالیستی برای جلوگیری از تجمع ذرات، بهبود پایداری مولکول‌های حساس‌کننده و افزایش گزینش‌پذیری واکنش مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

مواد ذخیره انرژی حرارتی تغییر فاز

مواد ذخیره انرژی حرارتی تغییر فاز (PCM) نوع جدیدی از مواد کاربردی هستند که از جذب یا آزادسازی گرما در طول تغییر فاز برای ذخیره و آزادسازی انرژی حرارتی استفاده می‌کنند. مواد معدنی طبیعی نقش مهمی در زمینه ذخیره انرژی حرارتی تغییر فاز دارند. از یک سو، خود مواد معدنی طبیعی مواد تغییر فاز معدنی عالی هستند و پس از افزودن عوامل هسته‌زا و غلیظ‌کننده‌های مناسب، می‌توانند به مواد ذخیره انرژی حرارتی تغییر فاز با عملکرد بالا تبدیل شوند. از سوی دیگر، ساختار متخلخل مواد معدنی می‌تواند به عنوان یک حامل عالی برای مواد ذخیره انرژی حرارتی تغییر فاز عمل کند.