Аккумулятор из цинка и древесины выдержит 8 000 циклов зарядки
Исследователи из Университета Линчёпинга (LiU), Швеция, создали небольшой образец долговечного цинк-лигнинового аккумулятора, но технологию можно масштабировать.
Преподобный Криспин, профессор органической электроники в LiU, сказал, что солнечные панели стали относительно недорогими, и многие люди в странах с низким доходом взяли их на вооружение. Однако вблизи экватора солнце заходит около 6 часов вечера, оставляя домохозяйства и предприятия без электричества. Поэтому доступные по цене аккумуляторы могли бы дополнить недостатки солнечной энергетики, будь они даже ниже по производительности, чем литий-ионные батареи.
Группа профессора Криспина совместно с исследователями из Карлстадского университета и Технического университета Чалмерса разработали аккумулятор на основе цинка и лигнина. Цинк — сравнительно недорогой металл. А лигнин (от латинского lignum, «древесина») — вещество, откладывающееся в растительных клетках в процессе их одревеснения. Это сложное полимерное соединение присутствует во многих растениях и некоторых водорослях, то есть это экологически чистый и очень доступный материал. По плотности энергии цинк-лигниновый аккумулятор сопоставим со свинцово-кислотными батареями, но без содержания свинца снимается вопрос высокой токсичности.
Созданный аккумулятор отличается долговечностью — его можно использовать в течение 8 000 циклов, сохраняя при этом около 80% производительности. Кроме того, новинка сохраняет заряд примерно одну неделю, что значительно дольше, чем аналоги на основе цинка, которые разряжаются всего за несколько часов.
Аккумуляторы на основе цинка уже известны на рынке, но в основном это одноразовые батареи, которые нельзя перезаряжать. Так что создатели многоразовой новинки надеются, что их изобретение сможет дополнить или даже заменить литий-ионные аккумуляторы.
Научный сотрудник LiU Зияуддин Хан добавил, что при всех достоинствах литий-ионные аккумуляторы могут быть взрывоопасными, а ещё их сложно перерабатывать ради извлечения наиболее ценных элементов, таких как кобальт.
— Зияуддин Хан.
Проблема давно известных цинковых аккумуляторов в первую очередь заключалась в коротком сроке службы из-за того, что в электролите цинк вступает в реакцию с водой. Химический процесс приводит к образованию газообразного водорода и дендритному (ветвистому) разрастанию цинка, что делает аккумулятор непригодным для использования.
Для стабилизации цинка пригодно вещество под названием «солевой электролит с водой в полимере» на основе полиакрилата калия, сокращённо — WiPSE. Исследователи из Линчёпинга убедились, что при использовании WiPSE в аккумуляторах с цинком и лигнином стабильность таких батарей очень высока.
Перечисляя преимущества предлагаемой технологии, Хан прибавил к дешевизне компонентов также то, что цинк-лигниновый аккумулятор легко перерабатывается. И если подсчитать себестоимость новшества с учётом долговременности использования, то по сравнению с литий-ионными аналогами получается чрезвычайно дешёвый накопитель энергии.
Разработанные в Швеции образцы пока невелики. Однако исследователи считают, что на основе их подхода вполне можно создавать большие аккумуляторы, размером примерно с автомобильный. Конечно, для массового производства потребуется участие достаточно крупного бизнеса.
Преподобный Криспин, профессор органической электроники в LiU, сказал, что солнечные панели стали относительно недорогими, и многие люди в странах с низким доходом взяли их на вооружение. Однако вблизи экватора солнце заходит около 6 часов вечера, оставляя домохозяйства и предприятия без электричества. Поэтому доступные по цене аккумуляторы могли бы дополнить недостатки солнечной энергетики, будь они даже ниже по производительности, чем литий-ионные батареи.
Группа профессора Криспина совместно с исследователями из Карлстадского университета и Технического университета Чалмерса разработали аккумулятор на основе цинка и лигнина. Цинк — сравнительно недорогой металл. А лигнин (от латинского lignum, «древесина») — вещество, откладывающееся в растительных клетках в процессе их одревеснения. Это сложное полимерное соединение присутствует во многих растениях и некоторых водорослях, то есть это экологически чистый и очень доступный материал. По плотности энергии цинк-лигниновый аккумулятор сопоставим со свинцово-кислотными батареями, но без содержания свинца снимается вопрос высокой токсичности.
Созданный аккумулятор отличается долговечностью — его можно использовать в течение 8 000 циклов, сохраняя при этом около 80% производительности. Кроме того, новинка сохраняет заряд примерно одну неделю, что значительно дольше, чем аналоги на основе цинка, которые разряжаются всего за несколько часов.
Аккумуляторы на основе цинка уже известны на рынке, но в основном это одноразовые батареи, которые нельзя перезаряжать. Так что создатели многоразовой новинки надеются, что их изобретение сможет дополнить или даже заменить литий-ионные аккумуляторы.
Научный сотрудник LiU Зияуддин Хан добавил, что при всех достоинствах литий-ионные аккумуляторы могут быть взрывоопасными, а ещё их сложно перерабатывать ради извлечения наиболее ценных элементов, таких как кобальт.
Таким образом, наш экологичный аккумулятор предлагает многообещающую альтернативу тем, для кого плотность энергии некритична
— Зияуддин Хан.
Проблема давно известных цинковых аккумуляторов в первую очередь заключалась в коротком сроке службы из-за того, что в электролите цинк вступает в реакцию с водой. Химический процесс приводит к образованию газообразного водорода и дендритному (ветвистому) разрастанию цинка, что делает аккумулятор непригодным для использования.
Для стабилизации цинка пригодно вещество под названием «солевой электролит с водой в полимере» на основе полиакрилата калия, сокращённо — WiPSE. Исследователи из Линчёпинга убедились, что при использовании WiPSE в аккумуляторах с цинком и лигнином стабильность таких батарей очень высока.
Перечисляя преимущества предлагаемой технологии, Хан прибавил к дешевизне компонентов также то, что цинк-лигниновый аккумулятор легко перерабатывается. И если подсчитать себестоимость новшества с учётом долговременности использования, то по сравнению с литий-ионными аналогами получается чрезвычайно дешёвый накопитель энергии.
Разработанные в Швеции образцы пока невелики. Однако исследователи считают, что на основе их подхода вполне можно создавать большие аккумуляторы, размером примерно с автомобильный. Конечно, для массового производства потребуется участие достаточно крупного бизнеса.
- Дмитрий Ладыгин
- freepik.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
«Космос-2612» против спутника-шпиона: Россия показала, что не будет мириться с американской разведкой на орбите
Почему западные эксперты считают, что противостояние на орбите выходит на более новую и крайне опасную стадию...
Что-то странное живет в старом топливе, вытекшем из затонувших кораблей во Вторую мировую войну
По словам ученых, в нефтепродуктах на дне моря «не протолкнуться»: 42 типа, 107 классов, 249 отрядов, 432 семейства, 1 047 родов микроорганизмов...
Сверхзвуковой флот США стоимостью 3,8 миллиарда долларов едва не был уничтожен детской игрушкой
По словам американских экспертов, Пентагон находится в панике. Против США применили технологию, которую разработали… американские союзники...
1319 подтвержденных случаев реинкарнации: исследование американских ученых выявило поразительные закономерности
Исследователи не знают, как объяснить механизм перерождения, но игнорировать статистику тоже не могут...
Секрет шаровой молнии раскрыт? Китайские ученые провели серию крайне необычных опытов
До разгадки феномена еще далеко, но, возможно, сделаны большие шаги в нужном направлении...
Загадочный звездный узор на знаменитой картине Ван Гога поставил точку в споре столетней давности
Выяснилось, что целая толпа литературоведов сильно ошибалась в биографии великого художника...
Шимпанзе смогли создать свою цивилизацию, если бы 4 миллиона лет назад в их развитие не вмешался древний вирус
Новая научная работа наглядно демонстрирует, как сильно вирусы могут управлять развитием жизни на Земле. Страшно подумать, но ведь человечества могло и не быть...
1600-летняя нанотехнология удивительного римского стекла, меняющего цвет, наконец-то раскрыта
У древних мастеров не было ни микроскопов, ни знаний о наномире, но почему современные ученые смогли повторить их материал только сейчас?...
Европа и Северная Америка — это… один континент: по революционной теории, Атлантический океан так и не разделил их до конца
При этом западные географы «лишились» целого континента, а в России Азия ушла в «самостоятельное плавание»...
Парадокс Ванильного острова: почему на Мадагаскаре все рано или поздно заканчивается революцией
Что такое «красные зоны»? Как с ними связаны горбатые быки? И, вообще, какую роль в этой истории сыграла японское аниме?...
Новая окаменелость подтверждает: предок человека появился на 200 000 лет раньше, чем считали ученые
Антропологи говорят, что доминировал тогда совсем другой вид, а в итоге выжил именно наш далекий пращур...
Марс и Луну проверят на следы древних цивилизаций: как ученые собираются это сделать
Новая технология принесет пользу, даже если исследователи не найдут инопланетян...
Горбатые киты растут гораздо быстрее в одних океанах, чем в других: что скрывается за этой аномалией?
Но, может быть, разгадка феномена проще, чем думают ученые. И она вовсе не в китах...
Что творится с климатом: почему четыре сезона в России уходят в прошлое?
Эксперт — о зимах без снега, внезапных смерчах и солнце, которое стало злее...
Зеркальная жизнь — новая угроза для человечества: способ ее обнаружить уже имеется, но есть нюансы
Стоит ли бояться уже сейчас или поверить скептикам и пока что успокоиться?...