Гибридный аккумулятор накапливает электроэнергию и синтезирует полезные вещества
Исследователи разработали аккумуляторную систему на основе гибридного элемента, который не только накапливает электроэнергию, но и производит в проточной системе ценные химические вещества. Во время работы фурфурол-никель-гидроксидный аккумулятор преобразует молекулярный фурфурол из биомассы либо в фурфуриловый спирт, либо в фуроновую кислоту.
Фурфурол, он же 2-фуранкарбальдегид, он же фурфураль получил название от латинского furfur — «отруби». Вещество относится к альдегидам и представляет собой жидкость с запахом свежего ржаного хлеба или миндаля. Фурфурол получают из пентозных сахаров, распространённых в сельскохозяйственной биомассе, и он считается важным базовым химическим веществом. Фурфурол может окисляться до фуровой кислоты, консерванта для пищепрома и промежуточного продукта в синтезе медикаментов и ароматизаторов. При восстановлении фурфурол превращается в фурфуриловый спирт, предшественник смол, ароматизаторов и лекарств.
Хаохун Дуань и команда исследователей из Университета Цинхуа в Пекине преуспели в получении двух веществ — фурфурилового спирта и фуроновой кислоты — во время работы гибридного проточного аккумулятора. Исследование опубликовали в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Технологический прорыв воплотился в металлическом катализаторе для анода. Изготовленный из одноатомного сплава родий-медь, катализатор при зарядке аккумулятора плавно превращает содержащийся в электролите фурфурол в фурфуриловый спирт, а при разрядке аккумулятора образуется фуроновая кислота. Для катода исследователи подобрали материал из гидроксида никеля, легированного кобальтом. Аналогичный материалам используют для катодов в традиционных никель-цинковых или никель-металлогидридных батареях.
Благодаря новой сборке получилась аккумуляторная система двойного назначения: после зарядки через солнечный элемент четыре последовательно соединенных гибридных аккумулятора могли заряжать, например, светодиодные фонари и смартфоны. При этом в батарее непрерывно вырабатывались фурфуриловый спирт и фуроновая кислота, которые отводили с помощью проточной системы.
Авторы обнаружили, что новый гибридный аккумулятор сравним с рядом обычных аккумуляторов с точки зрения плотности энергии и энергопотребления. Но вместе с тем он с экономической эффективностью выдаёт химические вещества. При накоплении 1 кВт⋅ч энергии вырабатывается 0,7 кг фурфурилового спирта и 1 кг фуроновой кислоты, а система вместе с тем обеспечивает мощность 0,5 кВт⋅ч, так что, к примеру, холодильник может работать пару часов. Однако в научной статье уточнили, что фурфурол при этом подаётся в систему постоянно, и продукты химической реакции от электролита необходимо отделять всё время.
Гибридная концепция китайских учёных — это шаг к повышению экологичности и экономической эффективности перезаряжаемых батарей. Впрочем, концепция ещё нуждается в доработке.
Фурфурол, он же 2-фуранкарбальдегид, он же фурфураль получил название от латинского furfur — «отруби». Вещество относится к альдегидам и представляет собой жидкость с запахом свежего ржаного хлеба или миндаля. Фурфурол получают из пентозных сахаров, распространённых в сельскохозяйственной биомассе, и он считается важным базовым химическим веществом. Фурфурол может окисляться до фуровой кислоты, консерванта для пищепрома и промежуточного продукта в синтезе медикаментов и ароматизаторов. При восстановлении фурфурол превращается в фурфуриловый спирт, предшественник смол, ароматизаторов и лекарств.
Хаохун Дуань и команда исследователей из Университета Цинхуа в Пекине преуспели в получении двух веществ — фурфурилового спирта и фуроновой кислоты — во время работы гибридного проточного аккумулятора. Исследование опубликовали в журнале Angewandte Chemie International Edition.
Технологический прорыв воплотился в металлическом катализаторе для анода. Изготовленный из одноатомного сплава родий-медь, катализатор при зарядке аккумулятора плавно превращает содержащийся в электролите фурфурол в фурфуриловый спирт, а при разрядке аккумулятора образуется фуроновая кислота. Для катода исследователи подобрали материал из гидроксида никеля, легированного кобальтом. Аналогичный материалам используют для катодов в традиционных никель-цинковых или никель-металлогидридных батареях.
Благодаря новой сборке получилась аккумуляторная система двойного назначения: после зарядки через солнечный элемент четыре последовательно соединенных гибридных аккумулятора могли заряжать, например, светодиодные фонари и смартфоны. При этом в батарее непрерывно вырабатывались фурфуриловый спирт и фуроновая кислота, которые отводили с помощью проточной системы.
Авторы обнаружили, что новый гибридный аккумулятор сравним с рядом обычных аккумуляторов с точки зрения плотности энергии и энергопотребления. Но вместе с тем он с экономической эффективностью выдаёт химические вещества. При накоплении 1 кВт⋅ч энергии вырабатывается 0,7 кг фурфурилового спирта и 1 кг фуроновой кислоты, а система вместе с тем обеспечивает мощность 0,5 кВт⋅ч, так что, к примеру, холодильник может работать пару часов. Однако в научной статье уточнили, что фурфурол при этом подаётся в систему постоянно, и продукты химической реакции от электролита необходимо отделять всё время.
Гибридная концепция китайских учёных — это шаг к повышению экологичности и экономической эффективности перезаряжаемых батарей. Впрочем, концепция ещё нуждается в доработке.
- Дмитрий Ладыгин
- onlinelibrary.wiley.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Как на ладони: Обнаружен морской гигант, который виден из космоса
Мегакоралл у Соломоновых островов оказался самым крупным животным Земли....
Спасти планету сможет… африканский червь
В Кении найдено насекомое с удивительными способностями....
«Орешник», «Бук» и «Тополь»: искусный нейминг от российских военных конструкторов
Наука как сбить Запад с толку....
Главная тайна Седьмой планеты разгадана через 38 лет
Уран оказался не таким уж странным, как думали ученые....
80 000 лет жизни: какие тайны скрывает самое древнее и большое существо на планете?
Залог невероятного долголетия и удивительного выживания обнаружили учёные....
Раскрыт секрет идеального женского тела?
Оказывается, дело вовсе не в соотношении талии и бедер....
Саблезубый котёнок томился во льдах Якутии 35 тысяч лет
Благодаря находке стало известно, что сородичи пушистика обитали в столь холодных местах....
Ученая вылечила свой рак вирусами собственного производства
Если человек хочет жить — медицина бессильна....
Эти «красные монстры» вообще не должны существовать
Что узнали астрономы о трех невозможно огромных галактиках....
Почти бессмертные существа помогут человечеству покорить глубокий космос
Ученым, наконец, удалось «взломать» код поразительной живучести тихоходок....
Разгадано учеными: почему города разрушают сердце и разум
Причины, которые нашли исследователи, вас удивят....
Ещё один одинокий: в Балтийском море обнаружен дельфин, который может говорить только сам с собой
Совсем как старый вдовец, которого давно не навещали близкие....
Турбулентность отменяется! А пилоты-люди вообще будут не нужны
Искусственный интеллект может в корне изменить авиацию....
Надеялись на Беса: древние египтянки при беременности хлебали галлюциногенные смеси
Думали, что божок с двусмысленным для нас именем убережёт....
Большой мозг — не значит самый умный
Последнее исследование собак показало парадоксальные результаты....
АД-контроль: новейшая разработка облегчит жизнь гипертоникам
Ультразвуковой пластырь будет следить за давлением нон-стоп....