Панцири крабов помогут аккумуляторам стать более устойчивыми

Используемые сегодня в большинстве устройств литий-ионные батареи могут разлагаться сотни и даже тысячи лет. Ещё одна связанная с ними проблема: такие аккумуляторы подвержены коррозии, а содержащиеся в них химические вещества делают их легковоспламеняемыми. Известны прецеденты, когда батареи смартфонов вспыхивали открытым пламенем дома у своих владельцев, в самолётах, провоцировали пожары на площадках для переработки отходов…

Исследователи из Мэрилендского университета (США) разработали прототип батареи, в которой для хранения энергии используется продукт, полученный посредством переработки из панцирей ракообразных – крабов, креветок и омаров.

Экзоскелеты ракообразных состоят из клеток, содержащих хитин. Этот полисахарид делает их прочными и устойчивыми к внешним воздействиям. 

Учёные уже давно изучают различные способы применения хитина, в частности, в биоинженерии. Результаты последнего исследования специалистов Центра инновационных материалов Мэрилендского университета открывают широкие перспективы использования хитина в электротехнике.

Как выяснили учёные, путём химической обработки и добавления водного раствора уксусной кислоты, хитин преобразуется в прочную гелевую мембрану. Такую мембрану можно использовать в качестве электролита для батареи. Электролит, напомним, это жидкость, паста или гель, содержащиеся внутри батареи, которые помогают ионам – заряженным молекулам – перемещаться, позволяя аккумулятору накапливать энергию.

Объединив этот электролит с цинком, команда исследователей, возглавляемая руководителем Центра инновационных материалов, профессором Ху Лянбином, смогла создать возобновляемую ионно-цинковую батарею.

Энергоэффективность такой батареи составила 99,7 % даже после тысячи циклов зарядки. Мало того, аккумулятор с электролитом на основе хитина не воспламеняется, а благодаря микробной деградации около двух третей батареи самостоятельно разрушается в почве всего за пять месяцев. От аккумулятора остаётся лишь цинк, который, кстати, пригоден для повторного использования.

– Мы считаем, что биоразлагаемость материала и его воздействие на окружающую среду, крайне важны для продукта, который может быть коммерциализирован, – прокомментировал Ху Лянбин. – Поскольку мир переходит к внедрению экологически чистых энергетических решений, аккумуляторы, используемые для таких технологий, также должны быть экологически чистыми.

По мнению авторов исследования, их изыскания помогут проложить путь к массовой разработке высокопроизводительных и устойчивых аккумуляторов.

Работу специалистов Мэрилендского университета оценил и один из экспертов в области развития аккумуляторных технологий, профессор химии материалов Ноттингемского университета (Великобритания) Грэм Ньютон. Он счёл результаты исследования обнадёживающими.

– Существует уже несколько аналогичных разработок, которые в настоящее время проходят испытания в качестве стационарных систем хранения энергии с целью дальнейшей коммерциализации, – рассказал Ньютон. – Отмечу, что при внедрении ионно-цинковых аккумуляторов предстоит решить ещё немало проблем. Но, несомненно, что фундаментальные исследования, подобные тому, что провели учёные из Мэриленда, чрезвычайно важны.

Источник

Total
0
Shares
Добавить комментарий
Похожие статьи

Как Чемпионат мира по футболу демонстрирует возможности искусственного интеллекта

Новые системы отслеживания игры, базирующиеся на разработках с искусственным интеллектом, призваны сделать футбол более справедливым и уже справляются…
Подробнее
Сброс пароля
Новый пароль