Змінить усі правила: створено батарею, яка може очищати повітря
Британські дослідники створили літієву батарею, яка вловлює діоксид вуглецю і перетворює його на електроенергію. Вона може зробити справжній переворот в енергетиці та екології.
Про це повідомляє interestingengineering.com.
Йдеться про екологічно чисту літій-CO₂-батарею, яка, в разі комерційного успіху, може не тільки допомогти скоротити викиди від транспортних засобів і промислових джерел, а й працювати навіть на Марсі, де атмосфера складається з CO₂, на 95%.
Вчені з Університету Суррея заявляють, що, за їхніми приблизними розрахунками, один кілограм каталізатора може поглинути близько 18,5 кілограмів діоксиду вуглецю. Це приблизно еквівалентно викидам від поїздки на автомобілі на відстань у 100 миль (близько 160 км). Таким чином, новаторська батарея може в буквальному сенсі компенсувати денну поїздку на роботу, запевняють дослідники.
Досі літій-CO₂-акумулятори не виправдовували очікувань: вони швидко зношувалися, погано перезаряджалися і залежали від дорогих рідкісних металів, як-от рутеній і платина.
Як працює новий акумулятор
Вчені знайшли обхідний шлях: недорогий каталізатор під назвою фосфоромолібдат цезію (CPM), який і коштує недорого, і є доволі простим у виготовленні за кімнатної температури.
Підкріплена комп'ютерним моделюванням і лабораторними випробуваннями технологія CPM допомогла акумулятору зберігати в 2,5 раза більше заряду, ніж літій-іонний, заряджатися з меншими витратами енергії та надійно працювати понад 100 циклів.
Щоб з'ясувати, чому метод CPM працює настільки ефективно, дослідники зі Школи хімії та хімічної інженерії Суррея та Інституту передових технологій застосували двосторонній підхід.
Спочатку вони розібрали акумулятор після кількох циклів заряду-розряду, щоб вивчити хімічні зміни всередині.
Результати випробувань показали, що карбонат літію — сполука, що утворюється під час поглинання CO₂, — може послідовно накопичуватися та розпадатися, що є критично важливою властивістю для довгострокової роботи акумулятора.
Потім група використовувала комп'ютерне моделювання на основі теорії функціоналу щільності (DFT), щоб змоделювати, як реакції протікають на поверхні матеріалу.
Результати показали, що стабільна пориста структура CPM забезпечує ідеальну платформу для хімічних процесів, що визначають продуктивність акумулятора.
Переворот в екології
Дослідники також планують вивчити процеси зарядки і розрядки акумулятора в режимі реального часу, щоб краще зрозуміти його внутрішні механізми. Вони хочуть і далі підвищувати продуктивність і довговічність, приділяючи особливу увагу оцінці того, як акумулятор працює при різних тисках CO₂.
"Якщо батареї працюють за тиску 0,006 бар, тиску в марсіанській атмосфері, вони могли б живити що завгодно, від дослідницького марсохода до колонії. При тиску 0,0004 бар, тиску навколишнього повітря Землі, вони могли б вловлювати CO₂ з нашої атмосфери і зберігати енергію де завгодно. У всіх випадках ключовим питанням буде те, як це вплине на ємність заряду батареї", — пояснив фахівець Університету Суррея Деніел Коммандер.
Раніше Фокус писав, що конусна батарея на основі натрію може змінити світ назавжди. Зокрема, група дослідників з Університету Райса (США) дійшла висновку, що незвичайна форма батареї, отримана шляхом масштабованого піролізу вуглеводнів, може посприяти зберіганню енергії за допомогою таких елементів, як натрій і калій. Зазначимо, що ці елементи набагато дешевші і доступніші за літій.
Також стало відомо, що китайські вчені створили мініатюрну портативну батарею на основі електроактивних мікроорганізмів, яка показала можливість самозарядки до 10 циклів. Цікаво те, що для такої батареї взагалі не потрібен літій.