Ученые создали первую батарею из полностью органических материалов

В качестве решения для хранения возобновляемой энергии ученые видят большой потенциал в так называемых проточных окислительно-восстановительных батареях, которые удерживают энергию в больших резервуарах, а не в компактных материалах электродов. Новый дизайн, разработанный шведским университетом Линчепинга, является явно экологичной версией этой технологии, в которой дефицитные металлы и синтетические полимеры заменены полностью натуральными материалами.

Читай также: Ученые создали первую в мире нанорыбу

Причина, по которой проточные окислительно-восстановительные батареи являются такой многообещающей альтернативой литий-ионным батареям, когда речь идет о прерывистой природе возобновляемых источников энергии, заключается в том, что они могут хранить огромное количество энергии при относительно низкой стоимости. В то время как литий-ионные батареи накапливают энергию в своих электродах, и поэтому емкость ограничена размером устройства, проточные окислительно-восстановительные батареи могут хранить энергию в жидких электролитах, размещенных в огромных внешних резервуарах, в течение нескольких месяцев.

Однако что-то, что не способствует экологическим характеристикам проточных окислительно-восстановительных батарей - это использование дефицитного и дорогого металла, известного как ванадий. Этот металл является основой раствора электролита и обеспечивает высокую надежность во время зарядки и разрядки, но некоторые исследователи видят более экологичную альтернативу в электролитах на водной основе, в том числе команда разработчиков крупнейшего в мире проточного окислительно-восстановительного аккумулятора в Германии.

Читай также: Индийские ученые создали генератор, работающий на батарее из рыбьей чешуи

Еще одна область, требующая улучшения, - это электроды проточных окислительно-восстановительных батарей, которые обычно изготавливаются из синтетического полимера, называемого карбонизированным полиакрилонитрилом. Есть несколько подходов к производству этих компонентов более устойчивыми способами, в том числе исследование Массачусетского технологического института, целью которого является создание их из ингредиентов в панцирях креветок, но теперь команда Университета Линчепинга предлагает другое решение, одновременно решая проблему с электролитом. Они называют это первой полностью органической проточной батареей окислительно-восстановительного потенциала.

В проточной батарее с окислительно-восстановительным потенциалом используются электроды, изготовленные из PEDOT, который представляет собой органический и проводящий полимер, который мы также видели в передовых конструкциях литий-ионных аккумуляторов , и даже в "умных кирпичах", которые накапливают энергию. Инженеры дополнили свой полимер PEDOT, чтобы он мог транспортировать положительные и отрицательные ионы батареи и хорошо работать с электролитом на водной основе, насыщенным молекулами хинона, которые естественным образом встречаются в лесных материалах.

Читай также: Первые графеновые батареи уже доступны для покупки

"Хиноны могут быть получены из дерева, но здесь мы использовали одну и ту же молекулу вместе с различными вариантами проводящего полимера PEDOT", - говорит автор исследования Виктор Гескин. "Оказывается, они очень совместимы друг с другом, что похоже на подарок из мира природы".

Команда обнаружила, что электроды PEDOT и электролиты на основе хинона работали вместе, способствуя потоку протонов и электронов в батарее, хотя конструкция не обеспечивает такой большой плотности энергии, как версии, содержащие ванадий. С другой стороны, они утверждают, что их устройство очень дешевое, полностью пригодное для вторичной переработки и совершенно безопасное, что открывает возможность установки такой батареи в домах, чтобы она действовала как аккумулятор для электромобилей.

"Поскольку электрод, мембрана и реагенты имеют органическую основу, мы действительно можем претендовать на первые полностью органические проточные окислительно-восстановительные батареи", - пишут ученые в своем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Functional Materials.

Напомним, ранее сообщалось, что ученые научились получать спирт из воздуха.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.