I. Nikelio{1}}Metalo hidrido baterijos:
Pagrindinis titano{0}}vandenilio lydinių nikelio- metalo hidrido (Ni-MH) baterijų vaidmuo yra vienas brandžiausių titano- medžiagų panaudojimo būdų. Jų neigiamam elektrodui naudojamas vandenilio saugojimo lydinys, o titano -pagrindo lydiniai yra pagrindinė žaliava dėl puikių grįžtamųjų vandenilio absorbcijos ir desorbcijos savybių esant aukštai temperatūrai. Pavyzdžiui, Ti-Fe ir Ti-Ni lydiniai, sudarydami intermetalinius junginius, gali stabiliai veikti nuo -20 laipsnių iki 60 laipsnių temperatūros diapazone, o jų talpa dvigubai didesnė nei tradicinių nikelio{13}}kadmio baterijų. Japonijoje sukurtas kelių komponentų TiNi lydinys žymiai pagerina akumuliatoriaus įkrovimo-iškrovimo efektyvumą ir ciklo trukmę optimizuodamas vandenilio difuzijos kelią.
2. Titano{1}}vandenilio lydinių privalumai:
1. Didelė specifinė talpa: AB-titano-tipo lydinių (tokių kaip TiFe) teorinė vandenilio talpa yra 1,86 masės %;
2. Ilgas tarnavimo laikas: po 1000 ciklų talpos išlaikymo rodiklis vis tiek viršija 80 %;
3. Nekenksmingas aplinkai: kadmio{1}}turinčių medžiagų pakeitimas, pašalinant sunkiųjų metalų užterštumo riziką. Šiuo metu titano -vandenilio lydiniai plačiai naudojami elektrinėse transporto priemonėse, nešiojamuose elektroniniuose įrenginiuose ir kitose srityse, o pasaulinė metinė gamyba viršija 100 000 tonų. II. Ličio-jonų baterijos: ličio titanato „saugos revoliucija“ Ličio-jonų baterijų srityje ličio titanatas (Li₄Ti₅O₁₂) sukėlė technologinę revoliuciją kaip neigiama elektrodo medžiaga. Jo unikali špinelio struktūra užtikrina, kad tūrio pokytis įvedant/ištraukiant ličio jonus yra mažesnis nei 1 %, todėl išspręstos lengvo susmulkinimo ir trumpo tradicinių grafito neigiamų elektrodų naudojimo problemos. „Gree Titanium New Energy“ nano{14}}ličio titanato medžiaga, naudojant mezoporinės mikrosferos savaiminio{15}}kristalizavimo technologiją, užtikrina greitą 6 minučių įkrovimą, 30 000 ciklų tarnavimo laiką ir stabilų veikimą plačiame temperatūros diapazone nuo -50 laipsnių iki 60 laipsnių.
Pagrindiniai ličio titanato baterijų pranašumai yra šie:
1. Iš esmės saugus: nėra gaisro ar sprogimo, atliekami griežti bandymai, tokie kaip adatos įsiskverbimas ir išspaudimas;
2. Ypatingai-ilgas tarnavimo laikas: kalendoriaus eksploatavimo laikas viršija 20 metų, o visos eksploatavimo trukmės išlaidos sumažėja 60 %;
3. Greitas įkrovimas: talpos išlaikymas pasiekia 90%, esant 10C įkrovimo / iškrovimo greičiui. Dėl šių savybių jis dominuoja tokiuose scenarijuose kaip tinklo dažnio reguliavimas, pramoninis ir komercinis energijos saugojimas ir geležinkelių transportavimas. Pavyzdžiui, Kinija naudoja Gree titano baterijas savo dykumos tinklo{5}}tipo energijos kaupimo elektrinėse, kad pasiektų milisekundžių-lygio inercijos palaikymą ir pagerintų tinklo stabilumą.
III. Saulės elementai:
Titano{0}}pagrindų medžiagų efektyvumo proveržis Fotovoltinės energijos srityje titano medžiagos skatina trečiosios-kartos saulės elementų technologijos kūrimą. Japonijoje sukurtame titano -saulės elemente naudojama sudėtinė titano dioksido (TiO₂) ir seleno struktūra. Optimizuodamas tarpsluoksnių sukibimą, jis padidina energijos konversijos efektyvumą iki 1000 kartų, palyginti su tradiciniais silicio elementais. Ši technologija pranoksta tradicinių silicio -pagrįstų elementų 29 % efektyvumo ribas, o dėl stipraus titano atsparumo korozijai baterijos tarnavimo laikas pailgėja iki daugiau nei 25 metų. Titano{11}}saulės elementų naujovės apima: 1. Medžiagų naujoves: silicio{13}pagrindų medžiagų atsisakymas ir TiO₂/seleno heterosankcijos struktūros pritaikymas; 2. Proceso optimizavimas: sąsajų sujungimo gerinimas naudojant atominio sluoksnio nusodinimo (ALD) technologiją; 3. Išlaidų mažinimas: naujas ekstrahavimo procesas sumažina titano sąnaudas 80%, priartėdamas prie aliuminio kainos. Nors ši technologija dar tik laboratorinėje stadijoje, jos potencialas sulaukė viso pasaulio dėmesio. Jei bus pasiekta masinė gamyba, vienos fotovoltinės elektrinės pėdsakas gali būti sumažintas 90%, o tai paspartins švarios energijos populiarėjimą.
IV. Švino{1}}rūgštiniai akumuliatoriai:
Padidėjęs titano{0}}gridelių patvarumas Tradicinių švino-rūgštinių baterijų srityje titano{2}} tinklelio technologija žymiai pagerina baterijos veikimo laiką. Švino-titanu padengtas tinklelis pasižymi tris kartus didesniu sieros rūgšties elektrolito atsparumu korozijai, palyginti su tradiciniais švino{5}}kalcio lydiniais, todėl jų ciklas pailgėja iki daugiau nei 1500 ciklų. Be to, dėl lengvo titano{8}}konstrukcijos akumuliatoriaus svoris sumažėja 20 %, todėl jis tinka ekstremalioms aplinkoms, pvz., giluminiam{10}}jūros tyrinėjimui ir ryšiui dideliame aukštyje.
Titano{0}}švino-rūgštinių baterijų tobulinimo instrukcijos:
1. Katodo optimizavimas: sub-titano oksido keramikos grotelių naudojimas sulfatacijai slopinti;
2. Elektrolitų gerinimas: titanato esterio priedų pridėjimas, siekiant pagerinti našumą žemoje{1}}temperatūrose;
3. Struktūrinės naujovės: dvipolių suvyniotų baterijų kūrimas, siekiant padidinti energijos tankį 15%.
V. Technologiniai iššūkiai ir ateities perspektyvos Nors titanas plačiai naudojamas baterijų medžiagose, jis vis dar susiduria su sunkumais, susijusiais su sąnaudomis ir procesais: 1. Medžiagų kaina: ličio titanato anodo medžiagų kaina yra 5-10 kartų didesnė už grafito kainą; 2. Gamybos procesas: titano -pagrįstos saulės baterijos turi pereiti prie didelio masto dengimo technologijos; 3. Perdirbimo sistema: titano{8}}baterijų perdirbimo technologija dar nėra subrendusi, todėl reikia sukurti uždaro ciklo pramoninę grandinę.