วัสดุ 2 มิติกราฟิดีนสำหรับทำขั้วแคโทดของแบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออน
ชื่อผู้แต่งข้างต้นเป็นข้อความจากระเบียนผลงาน ไม่ได้ผูกกับรหัสนักวิจัย จึงกดดูผลงานอื่นของบุคคลนี้ไม่ได้ — ในคลังนี้ 142,080 ผลงาน (63.6% ของทั้งหมด) มีชื่อผู้แต่งที่เชื่อมกับหน้าผู้แต่งได้ และ 60,298 ผลงาน (27.0%) มีผู้แต่งที่ผูกกับรหัสนักวิจัยจริง ส่วนอีก 81,382 ผลงานไม่มีข้อมูลผู้แต่งเลย (มีชื่อผู้แต่งเป็นข้อความอยู่ 142,009 ผลงาน = 63.5%)
บทคัดย่อ
รายงานนี้รายงานผลการดำเนินการโครงการวิจัยที่แล้วเสร็จ โดยผลผลิตหลักคือบทความวิจัยระดับนานาชาติในควอไทล์ที่ 1 จำนวน 1 บทความ มีชื่อเรื่องคือ Two-dimensional titanium carbide (Ti3C2Tx) MXenes to inhibit the shuttle effect in sodium sulfur batteries ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Chemistry Chemical Physics รายละเอียดการสืบค้นคือ "Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24, 4187" โดยมีบทคัดย่อดังต่อไปนี้ แบตเตอรี่โซเดียม-ซัลเฟอร์ (Sodium-sulfur batteries) เป็นแบตเตอรี่ชนิดใหม่ที่มีศักยภาพในการใช้งานในระบบขนาดใหญ่ เนื่องจากวัตถุดิบในการผลิตขั้วไฟฟ้ามีราคาถูกกว่าลิเทียมไอออนทั่วไปและสามารถการกักเก็บพลังงานได้มาก แต่อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ชนิดดังกล่าวยังไม่สามารถใช้งานได้ในเชิงพานิชย์ได้ เนื่องจากมีข้อจำกัดทางเทคนิคหลายประการ ซึ่งต้องได้รับการวิจัยและพัฒนา หนึ่งในนั้นคือ ปัญหาการละลายของตัวกลางปฎิกิริยารีดอกซ์ (ในที่นี้คือ sodium polysulfides Na2Sn, n = 1–8)) ในสารละลายอิเล็กโตรไลต์ ที่เรียกว่าปรากฎการณ์ชัตเติล (Shuttle effect) ซึ่งส่งผลให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง งานวิจัยโครงการนี้จึงมุ่งเน้นในการสืบเสาะหาวิธีแก้ปัญหาปรากฎการณ์ชัตเติ้ล โดยใช้วัสดุโครงสร้างอะตอมแบบ 2 มิติ ไทเทเนียมคาร์ไบด์ Ti3C2Tx, (Tx = F, O) เพื่อเป็นวัสดุผสมเข้าไปในขั้วคาโทดเพื่อลดการละลายของ Na2Sn ในระหว่างปฎิกิริยารีดอกซ์ ระเบียบวิธีในการดำเนินการวิจัยคือ การศึกษาเชิงทฤษฎีแบบฟังก์ชันน่อลของความหนาแน่น เพื่อให้เข้าในกลไกระดับอะตอมของการแก้ปัญหาปรากฎการ์ชัตเติล ผลการศึกษาพบว่า ไทเทเนียมคาร์ไบด์ Ti3C2Tx สามารถถูกนำมาใช้เป็นวัสดุผสมในขั้วคาโทดของแบตเตอร์รี่โซเดียม-ซัลเฟอร์ โดยสามารถกำจัดปัญหา Shuttle Effect ที่ตัวกลาง (Intermediates) ของปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox reaction) เพราะว่าวัสดุ 2 มิติชนิดดังกล่าวมีแรงยึดเหนี่ยวกับโมเลกุลของ Na2Sn แข็งแรงกว่าแรงยึดเหนี่ยวของโมเลกุลของสารละลายกับ Na2Sn ซึ่งแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง Ti3C2Tx กับ Na2Sn เกิดจากอันตรกิริยาระหว่างออร์บิทัล Na-3s ของ Na2Sn กับออร์บิทัล F(O)-2p orbitals ของ Ti3C2Tx นอกจากนั้นแล้ว ไทเทเนียมคาร์ไบด์นี้ยังช่วยเร่งให้ปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดได้ง่ายขึ้น โดยการลดพลังงานที่จะต้องใช้ในการแตกตัวของโมเลกุล Na2S ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ในขั้นตอนสุดท้ายของปฎิกิริยารีดอกซ์