Заряджає і допомагає лікуватися: створено унікальну батарею подвійного призначення

Дослідники з Університету Цінхуа (Китай) розробили гібридну батарею, що виділяє цінні хімічні речовини, як-от фурфуриловий спирт і фуроєва кислота, повідомляє SciTechDaily. Виходить, що вченим вдалося створити своєрідну систему подвійного призначення, яка поєднує в собі функції акумуляторних і проточних окислювально-відновних батарей, використовуючи спеціалізовані каталізатори для перетворення фурфуролу, отриманого з біомаси, на корисні хімічні речовини, поки батарея заряджається або розряджається.

Фурфурол являє собою невелику молекулу, утворену з пентозних цукрів, поширених у сільськогосподарській біомасі, і вважається важливою хімічною речовиною, з якої можна отримати низку проміжних продуктів для різних застосувань. Його можна окислити до фуроєвої кислоти, харчового консерванту та проміжного продукту в синтезі фармацевтичних препаратів і ароматизаторів. Під час відновлення фурфурол перетворюється на фурфуриловий спирт, попередник смол, ароматизаторів і ліків.

Вченим вдалося "схрестити" між собою два типи сховищ енергії: звичайні, стандартні акумулятори та проточні батареї, які зберігають електроенергію в хімічних речовинах, при цьому хімічні продукти циклічно переміщаються між двома станами та залишаються всередині батареї. Об'єднавши обидві концепції, дослідники вивчили, якою мірою такі батареї здатні виробляти додаткові хімічні речовини, зберігаючи або забезпечуючи енергію.

Успіху в експерименті, про який вчені розповідають в опублікованій роботі, вдалося досягти завдяки застосуванню біфункціонального металевого каталізатора для анода. Цей каталізатор, виготовлений з одноатомного сплаву родію і міді, плавно перетворював фурфурол, що містив електроліт, на фурфуриловий спирт під час заряду акумулятора, а під час розряду акумулятора утворювалася фуроєва кислота. Як катод дослідники визначили матеріал з гідроксиду нікелю, легований кобальтом, аналогічний катодним матеріалам, що використовуються в традиційних нікель-цинкових або нікель-металогідридних батареях.

Ця збірка призвела до створення справжньої акумуляторної системи подвійного призначення: після заряджання (з використанням сонячної батареї) чотири послідовно з'єднані гібридні батареї могли живити різні пристрої, зокрема світлодіодні ліхтарі та смартфони, водночас безперервно виробляючи фурфуриловий спирт і фуроєву кислоту під час заряджання.

Цікаво, що під час зберігання 1 кВтг енергії виробляється 0,7 кг фурфурилового спирту, а під час подачі в систему потужності 0,5 кВтг (на якій холодильник може працювати кілька годин) — 1 кг фуроєвої кислоти. Однак у систему постійно подається фурфурол, і продукти його необхідно відокремлювати від електроліту. Ця гібридна концепція вчених є кроком на шляху до збільшення економічної ефективності батарей, що перезаряджаються, зазначає SciTechDaily.