текст
Разработан первый в мире способ производства перезаряжаемых воздушно-цинковых элементов
Пока что он далёк от идеала и не приравнивает качество работы щёлочных элементов питания к литиевыми, но уже сегодня позволяет избавиться от их главного недостатка: невозможности перезарядки.
Международная группа исследователей разработала новый способ производства дешёвых воздушно-цинковых батарей с возможность перезарядки. Описание открытия опубликовал научный журнал Science.
Известно, что сегодня одним из популярных видов одноразовых батарей являются так называемые щёлочные элементы, работающие при высоком показателе кислотности (pH) и использующие цинк в качестве основного носителя заряда. Последний является крайне дешёвым в производстве и может быть использован для производства одного из двух электродов в батарее, используя воздух на втором.
Будучи столь экономически выгодными в своей основе, такие щёлочные или воздушно-цинковые батареи обладают не только преимуществами в виде компактности и лёгкости, но и одним серьёзным недостатком: они являются одноразовыми. Это объясняется тем, что в процессе разряда углекислый газ из воздуха вступает в реакцию с электролитом, образуя карбонаты, которые блокируют один электрод. Вследствие этого цинк не осаждается аккуратно на электроде, с которого он пришел, вместо этого создавая колючие структуры, называемые дендритами, которые могут закоротить батарею.
В новом исследовании группа учёных из Германии, Китая и США нашла новый способ сделать воздушно-цинковые элементы перезаряжаемыми. Для этого исследователи предложили избавить их от щёлочного электролита, заменив его на несколько гидрофобное вещество, известное как трифторметансульфонат, или сульфат-ион, связанный с углеродом с тремя присоединёнными фторидами. Углерод-фторная часть молекулы такого электролита отталкивает воду, в то время как сульфатная часть способна взаимодействовать с ионами цинка.
В ходе испытаний батарей на основе трифторметансульфоната учёные обнаружили, что в них при разрядке образуется не оксид цинка (ZnO), но его пероксид (ZnO2), который затем почти полностью исчезает после перезарядки. Когда в качестве электрода использовалась цинковая фольга, более 80 процентов цинка в конечном итоге использовалось для разряда. Замена его цинковым порошком увеличила использование цинка до 94 процентов. Таким образом исследователям удалось добиться от батареи работы на протяжении 1600 часов со средней длительностью цикла заряда и разряда в 20 часов. При этом по соотношению ёмкости и веса такие батареи оказались в два раза лучше обычных литиевых элементов питания.
Фото: Техкульт
Наука
Илья Склюев
Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Определены основные противопоказания к вакцинации от коронавируса
Эксперты назвали пищевые добавки, способствующие снижению холестерина
