Какие радиаторы отопления лучше алюминиевые или биметаллические: сравнение основных параметров

24 Марта 2022

Просмотров:  4551

Время чтения:  11 минут

Содержание

Сталь

Биметаллические

Алюминий

Чугун

Алюминиевое оборудование

Хром

Молибден

Мельхиор

Углеродистая сталь

Биметаллические батареи: итоги

Коротко о главном

Отечественный рынок радиаторов никогда не был таким многогранным. Прошли те времена, когда все батареи выглядели одинаково. В наши дни доступно не только множество интересных форм и захватывающих дизайнов, но и большой выбор материалов. Однако, чтобы получить максимальный энергетический КПД от оборудования, необходимо определиться с материалом батареи. Давайте оценим, что нам предлагает рынок радиаторов. Акцентируем внимание: какие радиаторы отопления лучше алюминиевые или биметаллические, как наиболее востребованные, среди потребителей.

Схематичное изображение

Для изготовления используется мягкая (низкоуглеродистая) и нержавейка. Низкоуглеродистый металл один из самых популярных на рынке с низким уровнем цен. Это очень конкурентоспособная цена и длительный срок службы – идеальный металл для использования по назначению. Ни один другой материал не представлен в таком количестве стилей и дизайнов, а также отделки, например, окрашенной или хромированной, чтобы предоставить вам широкий выбор радиаторов на все случаи жизни.

Изделия из низкоуглеродистой стали сделаны прочными – если вы когда-нибудь случайно столкнулись с одним из них, вы поймете, что это значит. При правильном уходе они могут прослужить несколько поколений – неудивительно, что они всегда были популярным материалом в коммерческих и образовательных учреждениях.

Вариант стального оборудования

Важным аспектом установки оборудования из данного материала является подверженность внутренней коррозии из-за образующейся ржавчины. Это наиболее актуально в домохозяйствах, использующих комбинированные котлы и/или закрытые системы обогрева.

В таком случае, настоятельно рекомендуется добавлять в систему специальный ингибитор, препятствующий коррозии и, как следствие, образованию ржавчины. Рекомендуемая периодичность: не менее одного раза в полгода.

Изделия из нержавеющей стали отличаются прочностью и долговечностью. Также представлены в широком разнообразии дизайнерских решений. Ключевое различие между мягкой сталью и нержавейкой заключается в различной степени устойчивости к воздействию коррозии. Батареи из нержавейки практически не подвержены внутренней коррозии. Радиаторы из нержавеющей стали, благодаря своим антикоррозионным и противоскользящим свойствам, имеют гораздо более длительную гарантию – до 25 лет.

Биметаллические

Как понятно, из названия, представляет собой оборудование, состоящее из двух металлов. В теории может быть использована любая комбинация материалов, но на практике обычно используется алюминиевый корпус, укомплектованный стальными трубками внутри. Как правило, применяется нержавейка, усиленная дополнительными компонентами, о которых подробнее будет рассказано ниже.

Вариант биметаллического изделия

Однако, поскольку 100% стойкость к ржавчине не может быть гарантирована, мы всегда рекомендуем добавлять ингибитор в вашу систему, чтобы быть в безопасности и исключить возможность образования ржавчины в вашей системе водоснабжения.

Еще одно преимущество биметаллического оборудования – теплопроводность примерно на 15% лучше, чем у моноалюминиевого оборудованич, поскольку защитное покрытие не требуется и внутренние трубки более долго сохраняют тепло. С другой стороны, данный вариант значительно дороже.

Алюминий

Новинка в плане материалов, имеет поистине потрясающий современный дизайн. Это «сверхпроводник», который очень быстро нагревается и остывает и производит в 2-3 раза больше тепла, чем аналоги. Вы можете обойтись оборудованием меньшего размера на том же пространстве.

Вариант алюминиевого оборудования

Алюминий – очень легкий материал, который отлично подходит для перегородки из каркасных стен с низким пределом веса. Это прочный, гибкий, устойчивый к ржавчине и очень прочный материал, для работы которого требуется меньше среднего содержания воды. Помимо экономии на материальных затратах, алюминий – экологически чистый материал, который легко перерабатывать.

К недостаткам алюминиевого оборудования можно отнести их высокую цену и мягкость материала – при ударе он может легко вмяться.

Чугун – оригинальный материал, и теперь он снова в моде. Классический и элегантный внешний вид, некоторые конструкции чугунных радиаторов восходят к викторианским временам, поэтому, если вы хотите, чтобы ваш дом выглядел в традиционном стиле, вы не ошибетесь с этим материалом.

Вариант чугунного изделия

Чугунные батареи, созданные для работы в течение нескольких поколений и невероятно тяжелые, представляют собой превосходные проводники тепла, способные производить огромную тепловую мощность, конкурирующую даже с радиаторами из нержавейки и алюминия. Однако способ производства тепла существенно отличается от других материалов. В отличие от алюминия и стали, чугун долго нагревается; будучи горячим, он невероятно хорошо сохраняет тепло. Включение требует предварительного планирования – эти батареи не реагируют на мгновенную потребность в тепле.

По цене чугунные изделия входят в число самых дорогих. Однако, если рассматривать их как долгосрочное вложение в ваш дом, они многократно окупят первоначальные затраты, продолжая при этом выглядеть потрясающе.

Вариант чугунного оборудования для отопления

Когда вы собираетесь купить новый радиатор, вам нужно принять во внимание множество вещей, главная из которых – то, из чего будет сделан ваш радиатор. Остановимся на сравнении более детально, что лучше алюминиевые или биметаллические радиаторы.

Алюминиевое оборудование

Начнем решать, какой радиатор отопления лучше выбрать для частного дома: биметалл или алюминий.

Алюминий – это один из приоритетных материалов выбора у производителей отопительного оборудования. Это так называемый сверхпроводник – выделяет намного больше тепла, чем любой другой тип. Если бы вы выстроили в линию радиаторы из мягкой стали, нержавейки, чугуна и алюминия одинакового размера, алюминиевый прибор произвел бы в два-три раза больше тепловой энергии, чем другие. Таким образом, вы можете обогреть комнату того же размера с помощью батареи значительного меньшего размера или вы можете купить только один радиатор вместо двух или трех.

Усредненная схема алюминиевого изделия

Батареи быстро нагреваются и охлаждаются благодаря своей сверхпроводимости, это позволяет в кратчайшие сроки создать оптимальную температуру в помещении. Они очень легкие – можно повесить на каркасную стену, которой сложно справиться с весом стального прибора примерно в 50 килограмм.

Конечно, у алюминия есть свои недостатки. Если бы они отсутствовали, это был бы единственный материал, из которого изготовлены батареи.

Как и следовало ожидать от сверхпроводника, алюминиевые изделия дороги, и хотя цена снижается по мере роста их популярности, не ожидайте, что они будут близки к цене нержавейки.

Способы подключения

Мы упоминали, что один из плюсов данного оборудования – легкий вес, но это одновременно является недостатком. Оборудование легкое, потому что используемый в них металл очень тонкий, но это также делает их хрупкими. В то время как вы можете буквально весь день биться головой о батарею (не рекомендуется) и даже не оставлять вмятин, малейший удар по алюминиевому оборудованию может повредить его. Нельзя сказать, что они плохо сделаны – хороший алюминиевый агрегат все равно будет иметь длительную гарантию – вам просто нужно более тщательно подумать о том, где вы можете его разместить. Если он находится в оживленной гостиной и у вас все время бегают дети, возможно, вам лучше выбрать более прочный стальной радиатор. При выборе: радиаторы отопления биметаллические или алюминиевые целесообразно склониться к первому варианту.

Наиболее близким по характеристикам к алюминиевому оборудованию – биметаллическое. Рассмотрим, чем отличается биметаллический радиатор отопления от алюминиевого.  

Плюсы: коррозионная стойкость, долговечность, функционирование без потери первоначальных эксплуатационных характеристик при экстремально высоких и низких темпрературах/давлении, более длительное сохранение тепловой энергии

Минусы: сниженная теплопередача, стоимость.

Важно учитывать, что различные производители используют различные присадки для трубок из стали, установленных внутри оборудования, от которых меняются показатели теплопроводности и так далее.

Усредненная последовательность производственных этапов

Для повышения устойчивости к износу и коррозии производится жесткое хромирование. Твердость и прочность хромированной металлической поверхности позволяют вашим компонентам дольше служить, даже в условиях интенсивного механического воздействия и износа, в том числе при нахождении в водной среде.  

На первый взгляд хромирование может показаться чисто эстетическим. В то время как хромирование действительно обеспечивает прекрасный и привлекательный вид для огромного разнообразия продуктов, твердые хромированные поверхности также идеально подходят для большого количества различных промышленных приложений, а также:

• гидравлические цилиндры и поршни;
  
• автомобильные и механические приспособления;
  
• валки, формы, матрицы, винты и различные формующие поверхности;
  
• пресс-пуансоны и инструменты;
  
• оборудование для горнодобывающей промышленности и сельского хозяйства;
  
• валы и роторы для насосов;
  
• компоненты, используемые в текстиле и печати;
  

После того, как слой хрома нанесен, он представляет собой сложную, прочную поверхность, стойкую к износу, ударам и коррозии. Может применяться при низких температурах, что означает незначительное воздействие на металл подложки. Подходит для сложных и нестандартных геометрических форм, имеющих отверстия. Адгезия на высшем уровне, что означает небольшую угрозу расслоения или отслаивания во время использования.

При решение вопроса, батареи отопления биметаллические или алюминиевые какие лучше, изначально, целесообразно проводить сравнение с хромированными трубками из стали внутри оборудования, так как с низкой потерей телоотдачи и обеспечения сохранения энергии, они гарантируют срок службы выше, чем у большинства аналогичных изделий в данном и более высоком ценовом сегменте.

Хром металлический

Молибден

Целесообразен для применения при опасности возникновения точечной коррозии. При изготовление внутренних трубок применяется редко.

Кристалл молибдена

Мельхиор

Медно-никелевые сплавы являются одними из наиболее часто используемых сплавов для различных применений из-за их хорошей устойчивости к коррозии в морской воде, эффективного снижения уровня макрообрастания. Также они благодаря высокой прочности, антимикробным свойствам и внешнему виду стали подходящими для различных целей.

Трубы и трубки из Cu-Ni 90/10 обычно используются в трубопроводах с морской водой из-за полной устойчивости к ракушкам и морским организмам. Кроме того, обнаружено, что он эффективно используется в других приложениях, таких как конденсаторная труба или теплообменник в испарителе опреснительной установки, в зоне охлаждения воздуха тепловой электростанции. Он также используется на предприятиях перерабатывающей промышленности, в трубопроводах морской воды на судах и в нагревателе питательной воды под большим давлением.

Мельхиоровая полоса

Углеродистая сталь

Плюсы: теплопередача, прочность, универсальность, термостойкость, стоимость.

Минусы: низкая коррозионная стойкость.

Третий материал, который может использоваться – углеродистая сталь. Углеродистая сталь, названная по содержанию углерода, классифицируется по тому же критерию: низкоуглеродистая сталь, среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь. Углеродистая сталь обычно содержит от 0,04% до 1,5% углерода. Другие элементы часто добавляют для улучшения желаемых характеристик, таких как твердость и свариваемость.

Углеродистая сталь

Как и нержавейка, мягкая сталь может работать при более высоких температурах, чем медь, поэтому оба этих материала предпочтительнее при обустройстве систем отопления и горячего водоснабжения.

Биметаллическое оборудование

Биметаллические батареи: итоги

Основное преимущество: они объединяют в себе свойства алюминия и стали. Алюминий обеспечивает быструю скорость нагрева при поступлении горячей жидкости в систему и повышенную теплопередачу вовне. Сталь или аналоговый материал обеспечивает более длительное сохранение тепла и обеспечивает долговечность, в том числе при воздействии экстремальных температур и высоких показателях давления в системе.

Биметаллическая батарея в интерьере

Таким образом, вы узнали батареи отопления биметаллические и алюминиевые основные отличия и теперь можете сделать взвешенный выбор.

Коротко о главном

В заключение сравним основным потребительские показатели выбора алюминиевых и биметаллических батарей отопления, чтобы вынести окончательный вердикт.

• Стоимость. Если сравнивать батареи отопления биметаллические и алюминиевые отличия по цене за секцию, последние изделия выгоднее. 
  
• Скорость нагрева. Алюминий снова получает преимущество.
  
• Теплопередача. Биметаллические изделия получают первый балл.
  
• Прочность. Сочетание двух материалов получают очередное очко.
  
• Долговечность. По большинству отзывов биметалл в этом плане более надежный.
  

Побеждают биметаллические радиаторы для отопления. Но, что что лучше алюминиевый или биметаллический радиатор отопления для обогрева вашего дома, решать, исключительно, вам.

А вы какой тип используете у себя дома?

Автор

Марк Соловьев Специальность: Инженер

Все статьи

Поделиться

Поделиться

Биметаллические радиаторы – какие лучше?

Главная   Маршруты   Топ 20   Типы памятников   Архит. стили        Форум   Купить DVD “Глобус”   Помочь проекту   Контакт    области:    все   Брестская   Витебская   Гомельская   Гродненская   Минская   Могилевская        все районы   (по алфавиту)  Многие люди не разбираются, какие биметаллические радиаторы лучше, и делают свой выбор, основываясь на цене. Не допускайте эту ошибку и выбирайте отопительные батареи правильно. Предлагаем узнать, какие радиаторы из биметалла лучше всего подойдут для дома и квартиры. Конструктивно биметаллические секционные батареи представлены монолитными и разборными моделями. Отличия между ними следующие: Разборные. Каждая секция оснащена верхним и нижним патрубками с резьбой. К радиатору можно добавить любое число секций либо убрать их, регулируя его мощность. Монолитные. Секции сварены либо иным образом закреплены еще на заводе, и снимать либо добавлять новые элементы к готовому изделию нет никакой возможности. С одной стороны, разборные радиаторы ремонтопригодны и легко масштабируются, но с другой – менее герметичны по сравнению с монолитными. Отсюда вывод – для домашней отопительной системы, где давление теплоносителя низкое, можно выбрать оба типа батарей. Для квартиры с центральным отоплением (высокое давление в сети) лучше покупать монолитные. Емкость Еще один важный параметр при выборе биметаллических радиаторов отопления – емкость одной секции. Она зависит от толщины стального сердечника. Чем больше толщина, тем меньше емкость и выше риск засорения проходов, но при этом выше тепловая инертность и экономия энергии. Рекомендуемые значения емкости зависят от расстояния между вертикальными каналами: 200 мм – от 0,1 до 0,16 л; 350 мм – от 0,15 до 0,22 л; 500 мм – от 0,2 до 0,3 л. Даже при небольшой вместительности радиаторы из биметалла имеют достаточно высокую тепловую мощность, пусть и немного уступают в этом плане алюминиевым батареям. Строение Кроме полностью биметаллических радиаторов в продаже встречаются так называемые псевдобиметаллические батареи. Если в полноценных моделях из стали выполнена вся внутренняя часть – вертикальные каналы и горизонтальные коллекторы, то в псевдобиметаллических из стали сделаны только каналы, а коллекторы – из алюминия. Стоит воздержаться от установки не полностью биметаллических батарей в квартирах с центральной отопительной системой. Высокое давление теплоносителя может привести к разгерметизации коллектора, и радиатор даст течь. Монтировать такие батареи имеет смысл в частных домах – в таком случае это более дешевая альтернатива моделям из биметалла. Полная статья по радиаторам отопления https://belsan.by/blog/kakie-radiatory-otopleniya-vybrat-dlya-kvartiry-i-doma 03.07.2020      на главную

Создание на месте гетероструктурированного биметаллического сульфида/фосфида с богатыми границами раздела для высокоэффективных водных Zn-ионных аккумуляторов

Создание на месте гетероструктурированного биметаллического сульфида/фосфида с богатым интерфейсом для высокоэффективных водных Zn-ионных аккумуляторов

Скачать PDF

Скачать PDF

• Артикул
• Опубликовано: 12 августа 2021 г.

系锌电池性能

• Фан Ян (杨方) ¹ ,
• Юэньян Шен (沈越年) ² ,
• Зе Цен (岑泽) ¹ ,
• Джи Ван (万杰) ¹ ,
• Шицзе Ли (李世杰) ³ ,
• Гуаньцзе Хэ (何冠杰) ⁴ ,
• Цзюньцин Ху (胡俊青) ^2,5 и
• …
• Кайбинг Сюй (徐开兵) ²  

Научные материалы Китая том 65 , страницы 356–363 (2022)Процитировать эту статью

• 892 доступа

• 69 цитирований

• 1 Альтметрика

• Сведения о показателях

Abstract

Разработка подходящих катодных структур для высокоскоростных и стабильных водных Zn-ионных аккумуляторов по-прежнему является сложной задачей. Здесь стратегия межфазной инженерии с помощью фосфатирования разработана для контролируемой конверсии NiCo ₂ S ₄ нанолисты в гетероструктурированные NiCoP/NiCo ₂ S ₄ в качестве катодов в водных Zn-ионных батареях. Многокомпонентные гетероструктуры с богатым интерфейсом могут не только улучшить электропроводность, но и улучшить пути диффузии для хранения ионов Zn. Как и ожидалось, электрод NiCoP/NiCo ₂ S ₄ имеет высокую производительность с большой удельной емкостью 251,1 мА ч г ^-1 при высокой плотности тока 10 А г ^-1 и превосходной пропускной способностью (сохранение около 76% даже при 50 А g ^-1 ). Соответственно, Zn-ионная батарея с использованием NiCoP/NiCo ₂ S ₄ в качестве катода обеспечивает высокую удельную емкость (265,1 мА·ч·г ^–1 при 5 А·г ^–1 ), долговременную циклическую стабильность ( сохранение 96,9% после 5000 циклов) и конкурентоспособной удельной энергии (444,7 Вт·ч·кг·^–1· при удельной мощности 8,4 кВт·кг·^–1·). Таким образом, эта работа представляет собой простую стратегию межфазной инженерии с помощью фосфатирования для создания гетероструктурированных электродных материалов с богатыми интерфейсами для разработки высокопроизводительных устройств накопления энергии в будущем.

摘要

目前开发高倍率和稳定的水系锌离子电池电极材料仍然是一个 挑战. NiCo ₂ S ₄ 纳米片可 控转化为NiCoP / NiCo ₂ S ₄ 异质结构作为水系锌离子电池电极材料具有 丰富界面的多组分异质结构不仅提高了电极材料的电导率, 而且增强 了锌离子的扩散路径.和预期结果一样, NiCoP/NiCo ₂ S ₄ 电极材料在 10 A g ⁻¹ 的电流密度下其容量高达251,1 мА·ч·г ⁻¹ , 且具有优异的倍率性 能(电流密度 50 А г ^-1 ,  76%).此外, 以NiCoP/NiCo ₂ S ₄ 为正极组装的锌离子电池也展现了优异的比容量(在5 A g 9 0022 −1 的 电流密度下高达265,1 мА·ч г ⁻¹ ), 长循环稳定性(经过5000圈循环后比容 量保持率为96,9%)和高能量密度(≤8,4 кВт кг ^{−1 90 023 的功率密度下高达 444,7 Втч кг −1 ).提供了一种简单的磷化辅助界面工程策略, 为未来开发高性能储能器 件提供了理论基础.}

Скачайте, чтобы прочитать полный текст статьи

Ссылки

1. Chen Y, Zhang W, Zhou D, et al. Co-Fe смешанные нанокубы фосфида металла с архитектурой с сильно взаимосвязанными порами в качестве эффективного полисульфидного медиатора для литий-серных батарей. АСУ Нано, 2019 г., 13: 4731–4741

   Статья КАС Google Scholar

2. Fang G, Zhou J, Pan A, и др. Последние достижения в области водных цинк-ионных аккумуляторов. ACS Energy Lett, 2018, 3: 2480–2501

   Статья КАС Google Scholar

3. Шэнь Ю., Ли З., Цуй З., и др. Повышение активности межфазной реакции и кинетики молибдата кобальта путем фосфатирования водных цинк-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы. J Mater Chem A, 2020, 8: 21044–21052

   Артикул КАС Google Scholar

4. Лю Дж., Ван Дж., Ку З., и др. Аккумуляторная щелочная батарея на водной основе Co _x Ni _{2− x} S ₂ /TiO ₂ батарея. АСУ Нано, 2016, 10: 1007–1016

   Статья КАС Google Scholar

5. Тан Б., Шань Л., Лян С., и др. Проблемы и возможности, стоящие перед водными цинк-ионными батареями. Энергетическая экология, 2019 г., 12: 3288–3304

   Статья КАС Google Scholar

6. Zhang K, Ye X, Shen Y, и др. Разработка интерфейса Co ₃ O ₄ Массивы нанопроволок со сверхтонкими нанопроволоками NiO для высокопроизводительных перезаряжаемых щелочных батарей. Далтон Транс, 2020, 49: 8582–8590

   Статья КАС Google Scholar

7. Хуан М., Ли М., Ню С., и др. Последние достижения в разработке рациональных конструкций электродов для высокопроизводительных щелочных перезаряжаемых батарей. Adv Funct Mater, 2019, 29: 1807847

   Статья Google Scholar

8. Чжан С. В., Инь Б.С., Луо Ю.З., и др. Изготовление и теоретическое исследование нанолистов сульфида кобальта для гибких водных батарей Zn/Co. Нано Энергия, 2020, 68: 104314

   Статья КАС Google Scholar

9. Лю Дж., Чен М., Чжан Л., и др. Гибкая щелочная перезаряжаемая батарея Ni/Fe на основе гибридной пленки графеновой пены/углеродных нанотрубок. Nano Lett, 2014, 14: 7180–7187

   Статья КАС Google Scholar

10. Jiao Y, Hong W, Li P, и др. Микрочастицы Ni/NiO на основе металлоорганического каркаса с незначительными искажениями решетки для высокоэффективных электрокатализаторов и суперконденсаторов. Приложение Catal B-Environ, 2019 г., 244: 732–739

    Статья КАС Google Scholar

11. Kim H, Jeong G, Kim YU, и др. Металлические аноды для аккумуляторных батарей следующего поколения. Chem Soc Rev, 2013, 42: 9011–9034

    Статья КАС Google Scholar

12. Лю Ф., Чен З., Фан Г., и др. V ₂ O ₅ наносферы со смешанной валентностью ванадия в качестве высокоэлектрохимически активного водного катода цинк-ионного аккумулятора. Нано-Микро Летт, 2019, 11: 25

    Статья КАС Google Scholar

13. Ху П., Ван Т., Чжао Дж., и др. Сверхбыстродействующая щелочная батарея Ni/Zn на основе никелевых пенопластов Ni ₃ S ₂ нанолистов. ACS Appl Mater Interfaces, 2015, 7: 26396–26399

    Статья КАС Google Scholar

14. Лю Дж., Гуань С., Чжоу С., и др. Гибкая квазитвердотельная никель-цинковая батарея с высокой плотностью энергии и мощности на основе трехмерной конструкции электродов. Adv Mater, 2016, 28: 8732–8739

    Артикул КАС Google Scholar

15. Цзэн Ю, Мэн Ю, Лай З, и др. Сверхстабильная и высокопроизводительная гибкая никель-цинковая батарея в форме волокна на основе катода из гетероструктурированного нанолиста Ni-NiO. Adv Mater, 2017, 29: 1702698

    Статья Google Scholar

16. Тан Y, Li X, Lv H, и др. Стабилизированный Co ³⁺ /Co ⁴⁺ окислительно-восстановительная пара в in situ произвела CoSe _{2− x} – производные оксиды кобальта для щелочных Zn-батарей со сроком службы 10 000 циклов и плато напряжения 1,9 В. Adv Energy Mater, 2020, 10:2000892

    Статья КАС Google Scholar

17. Гонг М., Ли Ю., Чжан Х., и др. Сверхбыстрая NiZn-батарея большой емкости с никелькослоистым двойным гидроксидом. Energy Environ Sci, 2014, 7: 2025–2032

    Артикул КАС Google Scholar

18. Лу Ю, Ван Дж, Цзэн С, и др. Ультратонкий катод с высоким содержанием дефектов Co ₃ O ₄ нанолистовой катод для высокоэнергетических и долговечных водных цинк-ионных аккумуляторов. J Mater Chem A, 2019, 7: 21678–21683

    Статья КАС Google Scholar

19. Калдейра В., Руже Р., Фуржо Ф., и др. Контроль изменения формы и роста дендритов в цинковых отрицательных электродах для применения в батареях Zn/Ni. Источники энергии J, 2017, 350: 109–116

    Артикул КАС Google Scholar

20. Шэнь Ю., Чжан К., Ян Ф., и др. Богатые кислородными вакансиями легированные кобальтом NiMoO ₄ нанолисты для высокой плотности энергии и стабильного водного Ni-Zn аккумулятора. Sci China Mater, 2020, 63: 1205–1215

    Статья КАС Google Scholar

21. Сяо Дж., Ван Л., Ян С., и др. Дизайн иерархических электродов с высокой проводимостью NiCo ₂ S ₄ Массивы нанотрубок, выращенные на бумаге из углеродного волокна, для высокоэффективных псевдоконденсаторов. Nano Lett, 2014, 14: 831–838

    Статья КАС Google Scholar

22. Шен Л., Ю Л., Ву Х.Б., и др. Формирование полых сфер из сульфида никеля-кобальта «шар-в-шаре» с улучшенными электрохимическими псевдоемкостными свойствами. Нац коммуна, 2015, 6: 6694

    Статья КАС Google Scholar

23. Guan BY, Yu L, Wang X, et al. Формирование луковичных частиц NiCo ₂ S ₄ частиц посредством последовательного ионного обмена для гибридных суперконденсаторов. Adv Mater, 2017, 29: 1605051

    Статья Google Scholar

24. Zeng W, Zhang G, Wu X, и др. Построение иерархических нанопроволок CoS@NiCo ₂ S ₄ массивов нанолистов посредством одноэтапного ионного обмена для высокоэффективных суперконденсаторов. J Mater Chem A, 2015, 3: 24033–24040

    Артикул КАС Google Scholar

25. Анвер Х., Ли Х., Ким Х.Р., и др. Селективный перенос и разделение носителей заряда с помощью слоя переноса электронов в NiCo ₂ S ₄ /CdO@CC для превосходного расщепления воды. Appl Catal B-Environ, 2020, 265: 118564

    Статья КАС Google Scholar

26. Чен С, Чен Д, Го С, и др. Легкий рост массивов нанокристаллов NiCo в форме гусеницы ₂ S ₄ на пеноникелевой пене для высокоэффективных суперконденсаторов. ACS Appl Mater Interfaces, 2017, 9: 18774–18781

    Статья КАС Google Scholar

27. Шэнь Ю., Чжан К., Чен Б., и др. Повышение электрохимических характеристик полых наносфер из сульфидов никеля и кобальта путем структурной модуляции для асимметричных суперконденсаторов. J Наука о коллоидном интерфейсе, 2019 г., 557: 135–143

    Статья КАС Google Scholar

28. Хан С., Чжан Т., Ли Дж., и др. Включение гибких твердотельных цинковых батарей через , позволяющих адаптировать дефицит серы в массивах биметаллических сульфидных нанотрубок. Нано Энергия, 2020, 77: 105165

    Статья КАС Google Scholar

29. Хуан Дж., Сюн Ю., Пэн З., и др. Общая стратегия электроосаждения для изготовления ультратонких нанолистов из фосфата никеля и кобальта со сверхвысокой производительностью и скоростью. АСУ Нано, 2020, 14: 14201–14211

    Артикул КАС Google Scholar

30. Лян Х., Ганди А.Н., Анджум Д.Х., и др. Плазменный синтез NiCoP для эффективного общего разделения воды. Nano Lett, 2016, 16: 7718–7725

    Статья КАС Google Scholar

31. Нгуен Т.Т., Баламуруган Дж., Ким Н.Х., и др. Иерархические трехмерные массивы нанолистов Zn-Ni-P в качестве усовершенствованного электрода для высокопроизводительных полностью твердотельных асимметричных суперконденсаторов. J Mater Chem A, 2018, 6: 8669–8681

    Артикул КАС Google Scholar

32. Тянь Дж., Лю К., Асири А.М., и др. Самонесущие массивы нанопроволок из нанопористого фосфида кобальта: эффективный трехмерный катод, выделяющий водород, в широком диапазоне pH 0–14. J Am Chem Soc, 2014, 136: 7587–7590

    Статья КАС Google Scholar

33. Сонг В. , Ву Дж., Ван Г., и др. Ni 9 с богатой смешанной валентностью0083 x Co _{3− x} P _y пористые нанопроволоки, сваренные между собой, беспереходные трехмерные сетевые архитектуры для суперконденсаторов со сверхвысокой удельной плотностью энергии. Adv Funct Mater, 2018, 28: 1804620

    Статья Google Scholar

34. Zhang N, Li Y, Xu J, и др. Высокопроизводительные гибкие твердотельные асимметричные суперконденсаторы на основе биметаллических нанокристаллов фосфидов переходных металлов. АСУ Нано, 2019 г., 13: 10612–10621

    Артикул КАС Google Scholar

35. Li Y, Tan X, Tan H, и др. Создание гетероструктурированных катализаторов Ni ₂ P/NiTe ₂ с помощью паров фосфина для эффективного выделения водорода. Energy Environ Sci, 2020, 13: 1799–1807

    Статья КАС Google Scholar

36. Zeng Y, Lai Z, Han Y, и др. Кислородная вакансия и поверхностная модуляция ультратонких нанолистов никеля-кобальтита в качестве высокоэнергетического катода для современных Zn-ионных аккумуляторов. Adv Mater, 2018, 30: 1802396

    Статья Google Scholar

37. Chu W, Shi Z, Hou Y, и др. Трифункциональные материалы из легированного фосфором NiCo ₂ O ₄ Материалы нанопроволоки для асимметричного суперконденсатора, реакции выделения кислорода и реакции выделения водорода. ACS Appl Mater Interfaces, 2020, 12: 2763–2772

    Артикул КАС Google Scholar

38. Тан С., Чжу Б., Ши С., и др. Общее контролируемое сульфидирование для создания новых массивов пористых квадратных трубок FeCo ₂ S ₄ из нанолистов для высокопроизводительных асимметричных полностью твердотельных псевдоконденсаторов. Adv Energy Mater, 2017, 7: 1601985

    Статья Google Scholar

39. Ван Ю, Чен З, Лэй Т, и др. Полый NiCo ₂ S ₄ наносферы, гибридизированные с трехмерными иерархическими пористыми композитами rGO/Fe ₂ O ₃ , для создания высокопроизводительного накопителя энергии. Adv Energy Mater, 2018, 8: 1703453

    Статья Google Scholar

40. Гуань Б., Ли Ю., Инь Б., и др. Синтез иерархических микроцветов NiS для высокопроизводительного асимметричного суперконденсатора. Chem Eng J, 2017, 308: 1165–1173

    Артикул КАС Google Scholar

41. Ye C, Zhang L, Guo C, и др. Трехмерный гибрид химически связанных сульфида никеля и полых углеродных сфер для высокоэффективных литий-серных аккумуляторов. Adv Funct Mater, 2017, 27: 1702524

    Статья Google Scholar

42. Чен Х.К., Цзян С., Сюй Б., и др. Никель-кобальтовые фосфидно-фосфатные композиты, похожие на морских ежей, в качестве усовершенствованных аккумуляторных материалов для гибридных суперконденсаторов. J Mater Chem A, 2019, 7: 6241–6249

    Статья КАС Google Scholar

43. Ли С., Ян Н., Ляо Л., и др. Легирование нанопластин β-CoMoO ₄ фосфором для эффективной реакции выделения водорода в щелочной среде. ACS Appl Mater Interfaces, 2018, 10: 37038–37045

    Статья КАС Google Scholar

44. Чжоу Л., Чжан С., Чжэн Д., и др. Никель ₃ S ₂ Нанолисты @PANI ядро-оболочка в качестве прочного и высокоэнергетического катода без связующего вещества для перезаряжаемых никель-цинковых аккумуляторов на водной основе. J Mater Chem A, 2019, 7: 10629–10635

    Статья КАС Google Scholar

45. Чжан Х, Чжан Х, Ли Х, и др. Гибкая перезаряжаемая Ni//Zn батарея на основе самоподдерживающихся NiCo ₂ O ₄ нанолистов с высокой удельной мощностью и хорошей стабильностью при циклировании. Экология зеленой энергии, 2018, 3: 56–62

    Артикул Google Scholar

46. Jian Y, Wang D, Huang M, и др. Легкий синтез композитов Ni(OH) ₂ / углеродных нановолокон для увеличения срока службы никель-цинковых аккумуляторов. ACS Sustain Chem Eng, 2017, 5: 6827–6834

    Статья КАС Google Scholar

47. Ван X, Ван Ф, Ван Л, и др. Водный перезаряжаемый Zn//Co ₃ O ₄ Аккумулятор с высокой плотностью энергии и хорошим циклическим поведением. Adv Mater, 2016, 28: 4904–4911

    Статья КАС Google Scholar

48. He Y, Zhang P, Huang H, и др. Вакансии технической серы Ni ₃ S ₂ нанолистов в качестве бессвязующего катода для водной перезаряжаемой Ni-Zn батареи. АСУ Appl Energy Mater, 2020, 3: 3863–3875

    Статья КАС Google Scholar

49. Вэнь Дж., Фэн З., Лю Х., и др. In-situ синтезировала массивы нанолистов Ni ₂ P в качестве катода для нового щелочного аккумулятора Ni//Zn. Appl Surf Sci, 2019, 485: 462–467

    Статья КАС Google Scholar

50. Lu Z, Wu X, Lei X, и др. Иерархические наномассивные материалы для усовершенствованных никель-цинковых аккумуляторов. Инорг Хим Фронт, 2015, 2: 184–187

    Статья КАС Google Scholar

51. Сюй С., Ляо Дж., Ян С., и др. Сверхбыстрая Ni/Zn-батарея большой емкости и исключительной долговечности, изготовленная из пленки с массивом никелевых нанопроволок. Нано Энергия, 2016, 30: 900–908

    Статья КАС Google Scholar

Скачать ссылки

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (51602049 и 51708504) и Китайским фондом постдокторских наук (2017M610217 и 2018T110322).

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Школа машиностроения и автомобилестроения Шанхайского университета инженерных наук, Шанхай, 201620, Китай

   Фан Ян (杨方), Ze Cen (岑泽) и Цзе Ван (万杰)

2. Государственная ключевая лаборатория модификации химических волокон и полимерных материалов, Исследовательский центр анализа и измерений и Колледж материаловедения и инженерии, Университет Дунхуа, Шанхай, 201620, Китай

   Юэньян Шэнь (沈越年), Цзюньцин Ху (胡俊青) и Кайбин Сюй (徐开兵)

3. Институт инноваций и применения, Национальный инженерно-исследовательский центр морской аквакультуры, Чжэцзянский океанологический университет, Чжоушань, 316022, Китай

   Шицзе Ли (李世杰)

4. Химический факультет Линкольнского университета, Брейфорд Пул, Линкольн, LN6 7TS, Великобритания

   Гуаньцзе Хэ (何冠杰)

5. Колледж наук о здоровье и экологии, Шэньчжэньский технологический университет, Шэньчжэнь, 518118, Китай

   Цзюньцин Ху (胡俊青)

Авторы

1. Фан Ян (杨方)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Юэньян Шэнь (沈越年)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

3. Зе Цен (岑泽)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Цзе Ван (万杰)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Шицзе Ли (李世杰)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

6. Гуаньцзе Хэ (何冠杰)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Цзюньцин Ху (胡俊青)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Кайбинг Сюй (徐开兵)

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Вклады

Вклад авторов Yang F и Shen Y провели эксперименты и написали статью; Cen Z и Wan J провели анализ характеристик и данных; Li S, He G, Hu J и Xu K предложили план эксперимента и написали статью. Все авторы участвовали в общем обсуждении.

Авторы переписки

Переписка с Шицзе Ли (李世杰) или Кайбинг Сюй (徐开兵).

Заявления об этике

Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация Подтверждающие данные доступны в онлайн-версии статьи.

Фан Ян получила степень доктора философии в Университете Дунхуа в 2015 году. В настоящее время она работает в Школе машиностроения и автомобилестроения Шанхайского университета инженерных наук. Ее исследования сосредоточены на рациональном проектировании и синтезе нанокомпозитных материалов для накопителей энергии.

Шицзе Ли в 2014 году получил степень доктора наук в области экологического проектирования в университете Дунхуа. Его исследовательские интересы сосредоточены на разработке функциональных наноматериалов и их применении в электрохимическом хранении и преобразовании энергии, а также в восстановлении окружающей среды.

Кайбинг Сюй получил степень доктора философии в Университете Дунхуа в 2015 году. В настоящее время он работает в Исследовательском центре анализа и измерений Университета Дунхуа. Его исследования сосредоточены на рациональном дизайне и синтезе нанокомпозитных материалов для применения в электрохимическом хранении и преобразовании энергии, таких как суперконденсаторы, щелочные перезаряжаемые батареи и ионно-литиевые батареи.

Дополнительный электронный материал

40843_2021_1739_MOESM1_ESM.pdf

Изготовление на месте гетероструктурированного биметаллического сульфида/фосфида с богатым интерфейсом для высокоэффективных водных Zn-ионных аккумуляторов

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Биметаллические окислительно-восстановительные активные комплексы металлов в качестве бифункциональных катализаторов для Li-O2 аккумуляторов

Li-O ₂  аккумуляторы считаются многообещающими кандидатами для устройств хранения энергии нового поколения благодаря их высокой теоретической плотности энергии (∼3500 Втч кг ^-1 ). Однако их практическому применению препятствуют их большое перенапряжение, способность работать на низких скоростях и плохая циклическая стабильность. Ключом к улучшению характеристик Li-O ₂ аккумуляторов является поиск эффективных катодных катализаторов, которые увеличивают кинетику реакции восстановления кислорода (ORR) и реакции выделения кислорода (OER). Ni-бис(дитиолен) можно рассматривать как неорганический аналог тетратиафульвалена (ТТФ). Исследовательские группы проф. Jing-Lin Zuo, Jing Ma, Ping He недавно успешно синтезировали биметаллический окислительно-восстановительный активный комплекс путем одновременного включения звеньев Ni-бис(дитиолена) и Co-порфирина в качестве бифункциональных катодных катализаторов ORR/OER для Li-O ₂ батареи.

Рис.1.  Биметаллические редокс-активные комплексы металлов в качестве бифункциональных катализаторов для Li-O ₂  аккумуляторов.

Биметаллический КОФ синтезирован сборкой Ni(bded) ₂  (bded = бис[1,2-ди(4-формилфенил)этилен-1,2-дитолат]) и 5,10,15,20- тетракис(4-аминофенил)порфинатокобальт. Между тем, неметаллические или одиночные металлические изоструктурные COF также были синтезированы путем замены Ni(bded) ₂ на его органический аналог 2,3,6,7-тетра (4-формилфенил)-тетратиафульвален (TTF-TBA) или с использованием свободных на основе порфириновых линкеров 5,10,15,20-тетракис(4-аминофенил)порфинато. Синергетическая комбинация Ni-бис(дитиолена) и Co-порфирина привела к получению биметаллического Ni/Co-COF с высокой площадью поверхности по методу БЭТ (116 м ² г ^-1 ), достаточно хорошая электропроводность (1,18 × 10 ^-4 См · м ^-1 ), отличная химическая стабильность и бифункциональная ORR / OER активность в качестве катода Li-O ₂  . Аккумуляторы Li-O ₂ с катодами Ni/Co-COF имеют низкий потенциал разряда/заряда (1,0 В) и стабильное циклирование в течение 200 циклов при плотности тока 500 мА g ⁻¹ , что значительно лучше, чем у неметаллических или одиночных изоструктурных КОФ на основе металлов. Кроме того, важная роль центров Ni и Co в содействии ORR/OER и индуцировании однородного Li ₂ O ₂ осаждение было подтверждено контрольными экспериментами и расчетами DFT. Эта работа будет полезна для разработки новых электрокатализаторов для апротонных Li-O ₂ аккумуляторов и других.

Рис.2. Электрохимические характеристики Li-O ₂ аккумуляторов с использованием различных катодных катализаторов COF.

Работа была опубликована в Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.adf2398) под названием Ковалентные органические каркасы с Ni-бис(дитиоленовыми) и со-порфириновыми звеньями в качестве бифункциональных катализаторов для Li-O ₂  Батарейки . Соавторами статьи являются Si-Wen Ke, Wei Li и Yuming Gu. В этой работе участвовали профессора Шуай Юань и Цзянь Су. Вышеупомянутая исследовательская работа была поддержана Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (2018YFA0306004, 2019YFC0408303), Национальным фондом естественных наук Китая (№ 21875099, 22033004, 21873045, 21922508, 22179059 и U1801251), а также Научный фонд провинции Цзянсу (BK20220765, BK20220928).