Дослідники створили екологічну водяную батарею, яка витримала 120 000 циклів

Ученые из Городского университета Гонконга и Южного университета науки и технологий разработали экологическую водную батарею, которая стабильно работала в течение 120 000 циклов.

Большинство современных батарей используют агрессивные химические вещества. Эти токсичные жидкости со временем повреждают не только внутреннюю конструкцию самих аккумуляторов, но и при утилизации могут загрязнять почву и воду.

В своем электролите исследователи использовали нейтральные соли магния и кальция вместо традиционных кислот и щелочей. Поддержание нейтрального pH в этой жидкости на уровне 7,0 предотвращает коррозию и разрушение батареи изнутри. Они также заменили отрицательный электрод, который преимущественно изготавливается из материалов на основе металлов, специальным материалом из ковалентных органических полимеров.

Было изготовлено три пластикоподобные структуры и выбрана одна из них под названием Hex TADD COP. Она создана с использованием электронодонорных химических связей, которые повышают ее проводимость. Для этого ученые использовали положительный электрод, изготовленный из аналога прусской сини, которая используется как синий пигмент в красках.

По результатам испытаний новый аккумулятор демонстрировал стабильную работу в течение 120 000 циклов зарядки-разрядки. Если такую батарею использовать для зарядки смартфона один раз в день, она теоретически может прослужить около 300 лет. Она также продемонстрировала значительный запас энергии в соответствии с собственным весом. Ее энергетическая емкость составила 112,8 мА·ч/г. Это довольно высокий показатель для водно-органического аккумулятора.

«По сравнению с имеющимися системами водных батарей, новая система обеспечивает исключительную долговременную стабильность циклической работы и бережное отношение к окружающей среде в нейтральных условиях», — отмечают авторы исследования.

Батарея не вредит окружающей среде, поскольку содержит нейтральную жидкость и использует нетоксичные материалы. Несмотря на перспективные результаты испытаний, на пути к коммерческому использованию необходимо решить ряд проблем. В частности, ученые надеются увеличить емкость своего аккумулятора и масштабировать производство органических полимеров.

Ранее мы писали, что ученые создали «жидкую батарею», которая сохраняет и трансформирует солнечный свет в тепло. Между тем американские исследователи из Бингентомского университета создали аккумулятор, который работает на витамине B2 (рибофлавин) и глюкозе.