Найден ингредиент для продления срока службы батарей в 10 раз
Всемирная популярность водных аккумуляторов растет благодаря их экологической устойчивости и способности хранить большое количество энергии. Открыт доступный способ повысить эффективность таких устройств за счет всего лишь одной добавки.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST; Саудовская Аравия) выявили основную молекулярную причину, мешающую внедрению безопасных и экономически выгодных водных аккумуляторов для долгосрочного хранения энергии. Их работа демонстрирует влияние воды на снижение срока эксплуатации и производительности батарей, а также объясняет, каким образом введение недорогих добавок вроде сульфата цинка существенно замедляет деградационные процессы, продлевая ресурс аккумуляторов более чем в десять раз.
По данным ScienceDaily, важнейшим элементом любого аккумулятора, водного или традиционного, является анод. Химические реакции на аноде обеспечивают накопление и высвобождение электроэнергии. Тем не менее нежелательные побочные реакции постепенно повреждают анод, уменьшая эффективность устройства. Новейшие эксперименты демонстрируют, что избыток свободной воды инициирует подобные вредные реакции, тогда как наличие сульфата цинка эффективно уменьшает ее концентрацию внутри батареи, минимизируя негативные последствия.
«Наши результаты подчеркивают важность структуры воды в химии аккумуляторов — ключевого параметра, который ранее игнорировался», — комментирует профессор KAUST и председатель Центра передового опыта KAUST по возобновляемым источникам энергии и технологиям хранения энергии Хусам Альшариф.
По словам эксперта, молекулы свободной воды отличаются отсутствием сильных межмолекулярных связей, что повышает их активность и способность вступать в большое число побочных реакций, разрушающих анод и снижающих емкость аккумулятора. Эксперименты продемонстрировали, что сульфат способен стабилизировать структуру молекул воды, образуя прочные водные кластеры, которые специалисты называют «водным клеем». Такое изменение динамики молекул предотвращает возникновение ненужных реакций.
Большинство экспериментов команды KAUST проводилось на батареях с применением сульфата цинка, но предварительные испытания подтвердили аналогичный эффект сульфатов и на других металлических анодах. Следовательно, использование дешевых и доступных сульфатов может оказаться универсальной стратегией повышения долговечности любых водных аккумуляторов.
Ранее ученые представили новый материал для улучшения компьютерной памяти.
Поделиться
