Μελέτη μπαταριών ψευδαργύρου-αέρα και της χρήσης βιοανθρακωμάτων ως ηλεκτροκαταλυτών για τη λειτουργία τους
Loading...
Date
2025-12-08
Authors
Χαλιώτης, Χαράλαμπος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η υπερβολική εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα για την παραγωγή ενέργειας συνιστά μείζον ζήτημα της σύγχρονης εποχής. Ως απάντηση, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αναδεικνύονται ως μία εναλλακτική λύση περισσότερο φιλική προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Οι ολοένα αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες, σε συνδυασμό με τη συνεχή τεχνολογική πρόοδο, ενισχύουν την ανάπτυξη καινοτόμων προσεγγίσεων, οι οποίες μέχρι πρόσφατα ήταν ελάχιστα γνωστές στο ευρύ κοινό. Μία τέτοια προσέγγιση αφορά την αξιοποίηση υπολειμμάτων αποβλήτων από αναερόβια χώνευση, με σκοπό την παραγωγή βιοαερίου και στη συνέχεια βιοαπανθρακώματος, το οποίο μπορεί να βρει εφαρμογή στην αποθήκευση ενέργειας. Τα βιοαπανθρακώματα παρουσιάζουν προοπτικές χρήσης ως ηλεκτροκαταλύτες σε μπαταρίες μετάλλου–αέρα, οι οποίες λειτουργούν παρόμοια με στοιχεία καυσίμου, με το μέταλλο να δρα ως «καύσιμο». Οι συσκευές αυτές μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική, προσφέροντας υψηλή απόδοση και ελάχιστο περιβαλλοντικό αντίκτυπο. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, το μέταλλο που επιλέχθηκε είναι ο ψευδάργυρος, λόγω του χαμηλού κόστους, της αφθονίας, της ασφάλειας και της ικανοποιητικής ενεργειακής απόδοσής του. Οι μπαταρίες ψευδαργύρου–αέρα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω της ηλεκτροχημικής οξείδωσης του ψευδαργύρου με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Χαρακτηρίζονται από υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και σχετικά χαμηλό κόστος παραγωγής, γεγονός που τις καθιστά ιδιαίτερα ανταγωνιστικές σε σχέση με άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας. Είναι διαθέσιμες σε ποικίλα μεγέθη και μορφές, από μικροσκοπικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται σε ακουστικά βαρηκοΐας έως μεγάλες μονάδες σχεδιασμένες για αποθήκευση ενέργειας σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας. Η παρούσα εργαστηριακή έρευνα επικεντρώθηκε στη μελέτη μπαταριών ψευδαργύρου-αέρα (Zn-air), με σκοπό την αξιολόγηση της απόδοσής τους σε διαφορετικές κατασκευαστικές συνθήκες. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν δύο περιπτώσεις: στην πρώτη χρησιμοποιήθηκε ως καθοδικό ηλεκτρόδιο ύφασμα άνθρακα(Carbon clothe) εμποτισμένο με carbon black, ενώ στη δεύτερη το ίδιο ύφασμα άνθρακα συνδυάστηκε με Biochar. Η διπλωματική εργασία είχε ως στόχο να αναδείξει τη χρήση του Biochar ως βιώσιμη και αποτελεσματική εναλλακτική λύση, η οποία μπορεί να προσφέρει αυξημένη απόδοση και μικρότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο στις μπαταρίες ψευδαργύρου-αέρα
Description
Keywords
Μπαταρίες, Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας