Аккумуляторы из ... дубовых листьев
Эпопея поиска более безопасной замены используемому в современных аккумуляторах литию сделала неожиданный поворот. Ранее считалось, что этот не совсем экологичный и безопасный полимер можно заменить натрием, хотя никто и не гарантировал 100 %-но успешный результат. Теперь же ученые из Университета штата Мэриленд и Национального центра науки и технологий Пекина не только доказали жизнеспособность этой концепции, но и нашли весьма оригинальный способ добывать материал для таких аккумуляторов – используя для этой цели … дубовые листья.
Натрий теоретически способен удерживать больший электрический заряд, нежели литий. Но на практике натриевые электроды не способны выдерживать достаточное количество циклов заряд/разряда, чтобы использоваться для производства бытовых аккумуляторных батарей. Правда, ученые доказали, что исправить эту проблему теоретически можно заменой другого электрода в батарее – анода, на электрод из совместимого с натрием материала. Графит, используемый в современных литий-ионных батареях, как раз таки и не совместим с натрием.
Можно использовать графен, но его пока очень дорого производить и сложно использовать в качестве миниатюрного электрода. Ученые уже экспериментировали с органическими материалами: торфом, банановой кожурой и др., но из них тоже весьма трудоемко изготавливать электроды.
И вот ученые из штата Мэриленд и Пекина совершенно случайно обнаружили, что для этой цели идеально подходят листья дуба. Их структура, состоящая из мельчайших частиц достаточно большой площади соприкосновения как раз то, что нужно для изготовления емкого и одновременно малогабаритного аккумулятора.
Для того, чтобы из дубового листа получить необходимый материал ученые сначала выпекают его при температуре 1000 °C в течение часа, а затем на 6 часов погружают в хлористый водород. После такой обработки полученный материал способен эффективно принимать электроны натрия во время функционирования батареи и при этом является химически нейтральным по отношению к самому натрию.
Ученые рассчитали, что их аккумулятор сможет иметь удельную емкость около 360 мА·ч на грамм, что достаточно неплохо по сравнению с литиевыми аналогами.
Конечно же, таким аккумулятором не запитаешь, к примеру, инфракрасный обогреватель, который можно приобрести на сайте: http://ziwo.ru/teplovoe_oborudovanie/infrakrasnyi_obogrevatel/, но использовать его в современных мобильных гаджетах вполне реально.
Кроме этого исследователи протестировали прототип батареи на электрическом велосипеде, и обнаружили, что аккумулятор теряет 10 % своей первоначальной емкости (граничная величина, показывающая эффективность и долговечность элемента питания) только после 200 циклов заряд/разряда. Это почти в два раза меньше, чем у лития, но все же достаточно, чтобы и дальше развивать концепцию.
Источник информации: Университет штата Мериленд (www.nanocenter.umd.edu)
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|