Новая водная батарея может прослужить до 24 века: долговечная и не вредит окружающей среде
Благодаря отсутствию токсичных элементов, новая конструкция водной батареи может значительно повысить безопасность и долговечность систем хранения энергии.
Китайские ученые разработали формулу нетоксичной водной батареи, которая может прослужить в 10 раз дольше, чем традиционные батареи. Водная батарея может служить невероятно долго без деградации и ее можно безопасно утилизировать в окружающей среде, ведь не содержит токсичных элементов, пишет Фокус.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Водная батарея — это электрическая батарея, использующая водный раствор в качестве электролита. Большинство конструкций водных батарей не обладают плотностью энергии и сроком службы, такими же как у более традиционных батарей. Хотя они считаются более безопасными и относительно недорогими по сравнению с литий-ионными батареями, их используют редко.
Китайские ученые придумали способ увеличить эффективность водных батарей и для этого они использовали синтезированные органические полимеры. Эти прочные органические молекулы, такие как азот и углерод, связаны вместе в плотную структуру и используются в качестве анода для ионов магния и кальция.
Такие органические полимеры не используются в водных батареях, ведь они быстро разрушаются в водных электролитах. Электролит необходим для перемещения ионов между анодом и катодом.
Ученые обнаружили специфическое соединение, гексакетон-тетрааминодибензо-п-диоксин, которое сочетает в себе группу, идеально подходящую для притяжения положительных ионов, с молекулой тетрааминодибензо-п-диоксина, которая удерживает гексакетон в его структуре. Электролиты, использованные в исследовании, с pH 7.0 проводят ионы с высокой эффективностью. В сочетании с тщательно подобранной структурой это не приводит к разрушению.
По словам ученых, органические полимеры могут выдерживать 120 000 циклов зарядки. Это более чем в 10 раз дольше, чем выдерживает типичная литий-ионная батарея. В среднем такие батареи совершают 1,1 цикла зарядки в день. При такой скорости работы водная батарея может прослужить приблизительно 300 лет, прежде чем потребуется ее замена.
Также ученые отметили, что электролиты, используемые в новой водной батарее, нетоксичны и легко утилизируются непосредственно в окружающую среду.
Хотя у водных батарей есть много преимуществ, у них также есть и недостатки. Водные батареи не накапливают столько же энергии, сколько обычные литий-ионные или натрий-ионные батареи, поскольку электроды на водной основе ограничивают максимальное напряжение.
Водные батареи также со временем разрушаются, поскольку экстремальный pH электролита образует водород и кислород, вызывая коррозию металлических элементов батареи. Кроме того, водный раствор, используемый в батареях, как правило, токсичен и требует осторожной утилизации.
Также прошлые исследования показали, что у водных батарей со временем снижается емкость и эффективность.
Новое достижение направлено на устранение этих недостатков за счет химического состава, который является одновременно нетоксичным и высокоэффективным в долгосрочной перспективе, что приводит к значительному увеличению срока службы водной батареи.
Как уже писал Фокус, аналитики из США считают, что РФ проводит тестирование на орбите новой технологии с помощью своих спутников.
Также Фокус писал о том, что в нашем мире не существует цвета: по крайней мере, не в том виде, в каком его представляют.
При написании материала использованы источники: Nature Communications, Live Science.