Изследователи от Тексаския университет A&M в САЩ проучват батерийни електроди на водна основа, които не съдържат метали и които един ден биха могли да се използват за широк спектър от приложения вместо популярните днес литиево-йонни батерии.
Литиево-йонните батерии са в основата на електрификацията на транспорта, която държавите по света предприемат, за да намалят въглеродните си емисии. Въпреки че САЩ имат амбициозни планове да преминат към този по-чист начин на транспорт, те също така добре осъзнават своите недостатъци в тази област.
Критичните компоненти на литиево-йонните батерии, като литий и кобалт, се внасят основно в САЩ, което излага целия сегмент на значителен риск в случай на ескалация на геополитическото напрежение. Изследователите от Тексаския университет A&M са една от многото групи, подкрепяни от Министерството на енергетиката на САЩ и Националната научна фондация, които търсят алтернативи на литиево-йонните батерии.
Батерии на водна основа без метали
Джоди Луткенхаус и Даниел Табор, професор и доцент по химично инженерство, в университета изследват батерии на водна основа от няколко години насам. Според изследователите батериите се състоят от катод, анод и електролит, подобно на обикновените батерии.
Разликата обаче е, че електродите са изработени от полимери вместо от метали, а използваният електролит е вода, смесена с органични соли. При такава конфигурация батерията не се запалва, а електролитът на водна основа става ключов за провеждането на йоните и съхранението на енергията. По време на взаимодействието си с електродите, последните могат да набъбнат, което води до загуба на ефективност.
В зависимост от използвания материал, разликата в капацитета за съхранение на енергия може да достигне до 1000 процента.
„Демонстрираме естеството на окислително-редукционната реакция, като изследваме водни електролити с различен хао-/космотропен характер, използвайки електрохимичен кварцкристален микробаланс с мониторинг на разсейването в различни времеви интервали.“
пишат изследователите в статията, публикувана в Nature Materials
Реакцията между полимера и електролита обаче е трудна за разрешаване, тъй като има много едновременни преноси на електрони, йони и водни молекули.
Изследователската група е разчитала на изчислителна симулация и анализ за своите открития и е получила представа за структурите и динамиката в микроскопичен молекулен мащаб, се казва в прессъобщението.
При някои от проведените експерименти изследователите са успели също така с невъоръжено око да наблюдават дали катодът работи по-добре в комбинация с определени соли в електролита, като са измерили концентрациите на солите и водата.
Изследователите планират да проведат допълнителни симулации в бъдеще, за да разберат по-добре теорията зад функционирането на батерията, която след това може да се използва за проектиране на по-добри материали за тяхното производство.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
