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
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...