Tiềm năng của montmorillonite trong lĩnh vực năng lượng mới
Montmorillonite (MMT) là một khoáng vật silicat phân lớp. Trong cấu trúc của nó, các nguyên tử nhôm hóa trị cao trong khối bát diện nhôm-oxy có thể dễ dàng được thay thế bằng các nguyên tử hóa trị thấp hơn, tạo ra điện tích âm giữa các lớp. Để duy trì sự ổn định của cấu trúc xen kẽ, montmorillonite hấp thụ các cation như Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ và K+ từ môi trường xung quanh. Đặc tính này mang lại cho montmorillonite khả năng hấp phụ và trao đổi cation mạnh mẽ. Cấu trúc và khả năng trao đổi độc đáo này mang lại cho montmorillonite tiềm năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực công nghệ năng lượng mới.
Vật liệu Pin Lithium
(1) Cho Chất Điện Phân Thể Rắn
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng montmorillonite (MMT), với tư cách là một chất độn vô cơ mới, có thể cải thiện đáng kể độ dẫn ion và các tính chất cơ học của chất điện phân polyme rắn (SPE).
(2) Xây dựng các lớp SEI nhân tạo
Trong màng xen kẽ pha điện phân rắn nhân tạo (SEI), lớp montmorillonite-lithium (Li-MMT) mang lại các tính chất cơ học tốt cho lớp SEI và cung cấp các kênh vận chuyển Li+, giúp ức chế sự phát triển của dendrite lithium. Nhờ các kênh Li+ nhanh trong Li-MMT, một cell Li-LiFePO4 đầy đủ được lắp ráp với lớp SEI Li-MMT thể hiện hiệu suất tốc độ vượt trội và duy trì khả năng lưu giữ dung lượng cao 90,6% sau 400 chu kỳ ở tốc độ 1C.
(3) Tối ưu hóa bộ tách
MMT được sử dụng để tối ưu hóa bộ tách nhờ các đặc tính hấp phụ tuyệt vời của nó. So với các bộ tách PE thương mại, bộ tách biến tính Li-MMT có nồng độ Li+ cao hơn tại giao diện điện cực/chất điện phân, giúp giảm sự lắng đọng lithium chọn lọc, làm suy yếu mật độ dòng điện cục bộ và ức chế sự phát triển của dendrite.
(4) Tối ưu hóa chất điện phân lỏng
Trong hệ thống pin lithium kim loại, so với chất điện phân PEO, montmorillonite thể hiện ái lực mạnh hơn với lithium kim loại, với thế zeta là +26 mV, thúc đẩy sự làm giàu ion lithium gần bề mặt montmorillonite. Với sự hấp phụ và tách các ion lithium, điện thế quá mức tăng nhẹ lên -57,7 mV, dẫn các ion lithium di chuyển từ montmorillonite và lắng đọng trên bề mặt bộ thu dòng điện bằng đồng.
(5) Vật liệu mang
Siêu tụ điện
Vật liệu khuôn mẫu
Một số khoáng chất tự nhiên có hình thái đặc trưng, chẳng hạn như attapulgite, montmorillonite, halloysite và diatomite, thường được sử dụng làm khuôn mẫu để tổng hợp vật liệu carbon xốp với hình thái đặc trưng. Hơn nữa, các polyme dẫn điện với hình thái đặc trưng có thể được tổng hợp bằng phương pháp khuôn mẫu khoáng chất. (2) Vật liệu mang điện cực
Để thu được vật liệu hoạt tính với hình thái đặc trưng, đồng thời tăng cường điện dung riêng và cải thiện độ ổn định chu kỳ, vật liệu hoạt tính có thể được nạp lên bề mặt của các khoáng chất như montmorillonite và halloysite.
Vật liệu lưu trữ mêtan
Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu việc sử dụng công nghệ lưu trữ khí thiên nhiên dựa trên hấp phụ, vừa tiết kiệm, vừa tiện lợi và an toàn, như một giải pháp thay thế cho các công nghệ khí thiên nhiên nén và khí thiên nhiên hóa lỏng truyền thống. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoáng sét đóng vai trò tích cực trong việc hình thành và phát triển các mỏ khí đá phiến và sở hữu khả năng lưu trữ khí.
Vật liệu điện xúc tác
Điện xúc tác là một loại xúc tác giúp tăng tốc các phản ứng truyền điện tích tại giao diện điện cực/chất điện phân, và đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như giải phóng hydro điện hóa, giải phóng oxy và khử NOx. Các khoáng sét như montmorillonite đã được sử dụng rộng rãi làm chất mang cho các thành phần phản ứng điện cực quang xúc tác để ngăn ngừa sự kết tụ các hạt, cải thiện độ ổn định của các phân tử nhạy cảm và tăng cường độ chọn lọc phản ứng.
Vật liệu Lưu trữ Nhiệt Năng Chuyển Pha
Vật liệu lưu trữ nhiệt năng chuyển pha (PCM) là một loại vật liệu chức năng mới, tận dụng sự hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt trong quá trình chuyển pha để lưu trữ và giải phóng nhiệt năng. Khoáng chất tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực lưu trữ nhiệt năng chuyển pha. Một mặt, bản thân khoáng chất tự nhiên là vật liệu chuyển pha vô cơ tuyệt vời, và có thể được chế biến thành vật liệu lưu trữ nhiệt năng chuyển pha hiệu suất cao sau khi bổ sung các tác nhân tạo hạt và chất làm đặc thích hợp. Mặt khác, cấu trúc xốp của khoáng chất có thể đóng vai trò là chất mang tuyệt vời cho vật liệu lưu trữ nhiệt năng chuyển pha.