Нова водна батарея може прослужити до 24 століття: довговічна і не шкодить довкіллю
Завдяки відсутності токсичних елементів, нова конструкція водної батареї може значно підвищити безпеку і довговічність систем зберігання енергії.
Китайські вчені розробили формулу нетоксичної водної батареї, яка може прослужити в 10 разів довше, ніж традиційні батареї. Водна батарея може служити неймовірно довго без деградації і її можна безпечно утилізувати в навколишньому середовищі, адже не містить токсичних елементів.
Водна батарея — це електрична батарея, що використовує водний розчин як електроліт. Більшість конструкцій водних батарей не володіють щільністю енергії і терміном служби, такими ж як у більш традиційних батарей. Хоча вони вважаються більш безпечними і відносно недорогими порівняно з літій-іонними батареями, їх використовують рідко.
Китайські вчені придумали спосіб збільшити ефективність водних батарей і для цього вони використовували синтезовані органічні полімери. Ці міцні органічні молекули, такі як азот і вуглець, пов'язані разом у щільну структуру і використовуються як анод для іонів магнію і кальцію.
Такі органічні полімери не використовуються у водних батареях, адже вони швидко руйнуються у водних електролітах. Електроліт необхідний для переміщення іонів між анодом і катодом.
Вчені виявили специфічну сполуку, гексакетон-тетраамінодибензо-п-діоксин, що поєднує в собі групу, яка ідеально підходить для тяжіння позитивних іонів, з молекулою тетраамінодибензо-п-діоксину, яка утримує гексакетон в його структурі. Електроліти, використані в дослідженні, з pH 7.0 проводять іони з високою ефективністю. У поєднанні з ретельно підібраною структурою це не призводить до руйнування.
За словами вчених, органічні полімери можуть витримувати 120 000 циклів зарядки. Це більш ніж у 10 разів довше, ніж витримує типова літій-іонна батарея. У середньому такі батареї здійснюють 1,1 циклу зарядки на день. За такої швидкості роботи водна батарея може прослужити приблизно 300 років, перш ніж знадобиться її заміна.
Також учені зазначили, що електроліти, які використовуються в новій водній батареї, нетоксичні і легко утилізуються безпосередньо в навколишнє середовище.
Хоча у водних батарей є багато переваг, у них також є і недоліки. Водні батареї не накопичують стільки ж енергії, скільки звичайні літій-іонні або натрій-іонні батареї, оскільки електроди на водній основі обмежують максимальну напругу.
Водні батареї також з часом руйнуються, оскільки екстремальний pH електроліту утворює водень і кисень, викликаючи корозію металевих елементів батареї. Крім того, водний розчин, що використовується в батареях, як правило, токсичний і вимагає обережної утилізації.
Також минулі дослідження показали, що у водних батарей з часом знижується ємність і ефективність.
Нове досягнення спрямоване на усунення цих недоліків за рахунок хімічного складу, який є одночасно нетоксичним і високоефективним у довгостроковій перспективі, що призводить до значного збільшення терміну служби водної батареї.
Источник: focus.ua