После литиево-воздушных аккумуляторов приходят водные аккумуляторы. Фактически, группа ученых из Техасского университета A&M разработала аккумуляторы с электродами на водной основе и без металлов, которые после нескольких лет исследований, похоже, дают отличные результаты.
Эти аккумуляторы работают аналогично литий-ионным батареям, которые используются в большинстве электромобилей: они имеют отрицательно заряженный катод и положительно заряженный анод, а также электролит. Однако электроды сделаные из полимеров на водной основе, а электролит – это не что иное, как вода с растворенными в ней органическими солями.
Электролит, как всегда, предназначен для того, чтобы ионы (частицы, несущие заряд) переходили с одной стороны клетки на другую, а также является ключом к накоплению энергии благодаря взаимодействию с электродами.
Джоди Луткенхаус, профессор химической инженерии и соавтор исследования, которое было опубликовано на прошлой неделе в журнале Nature Materials, говорит: “Если электрод слишком сильно растягивается во время цикла зарядки, он не может эффективно проводить электроны. В результате снижается производительность. Это ключевой фактор. Я считаю, что в зависимости от выбранного электролита и проблем с деформацией электродов разница в емкости хранения энергии этой батареи может достигать 1000%”.
Водные аккумуляторы Вода усложняет ситуацию
Полимер, используется для электродов, обладает функцией накопления энергии, которую еще не до конца изучили. Их реакция в водной среде сложна и трудно поддается расшифровке из-за одновременного переноса электронов, ионов и молекул воды.
Конечно, у водного аккумулятора есть и множество преимуществ. Прежде всего, она полностью пожаробезопасна. Кроме того, она не требует драгоценных металлов, таких как литий или кобальт, поэтому ее также относительно легко производить.
“Дефицит материалов, необходимых для производства батарей, приведет к росту цен, – говорит Люткенхаус, – но если мы сможем найти альтернативы, то стабилизируем спрос и предложение”. Более того, водные аккумуляторы можно легко производить в США, поскольку все необходимые материалы доступны на местном уровне”.
Доктор Дэниел Табор, соавтор исследования, добавил: “Наше исследование этой технологии хранения энергии дает мощный толчок к созданию безлитиевых батарей. Кроме того, мы имеем более четкое представление о том, что на молекулярном уровне заставляет одни электроды батарей работать лучше, чем другие, и это дает нам четкое представление о том, куда двигаться дальше в разработке материалов”.
