Создан экологичный аккумулятор будущего
В старейшем университете Швеции — Упсалы (Uppsala University) создали протонный аккумулятор, который заряжается за считанные минуты, работает на морозе и не вредит окружающей среде. Исследования, сопровождающие разработку, опубликованы в журнале Angewandte Chemie.
К созданию полностью органического аккумулятора ученых подтолкнули экологические последствия использования батареек на основе оксидов металлов: лития, натрия, магния. Добыча, очистка и утилизация металлов вредят окружающей среде. Разработчики из Швеции обратили внимание на хиноны — органические соединения, которые помогают бактериям в процессах фотосинтеза и клеточного дыхания.
Из хинонов сделали раствор, высушили, осадили его и выделили твердые полимеры, которые превратили в анод и катод будущей экологичной батарейки. Органические электроды погрузили в кислый водный раствор — электролит — и пропустили электрический ток. Началась окислительная реакция, подобная той, что происходит в привычном нам литий-ионном аккумуляторе. Электроны побежали по своему маршруту, ионы — по своему. Единственная принципиальная разница состояла в том, что вместо ионов щелочных металлов в дело вступили протоны — ионы атома водорода.
Емкость получившейся батареи пока не бьет рекорды: достигнута величина 60 мАч. Электромобиль на таком запасе далеко не уедет, да и смартфон долго не проработает. Однако остальные характеристики настроили разработчиков на оптимистичный лад. Протонный аккумулятор полностью заряжается всего лишь за 100 секунд и выдерживает без потерь в емкости до 500 циклов зарядки. Электролит при этом не выявил признаков взрывоопасности, зато показал адекватную работоспособность при температурах до минус 24 градусов по Цельсию. Актуально для некоторых привередливых моделей смартфонов.
Немного оптимизации, и человечество может получить экологичный аккумулятор, который успеет зарядиться, если вспомнить про него за 10 минут до выхода, и не выключится, когда на морозе экстренно позвонит начальник.
«Нам предстоит еще многое сделать, прежде чем батарея станет предметом домашнего обихода, — говорят химики, — Тем не менее, разработанная нами протонная батарея является большим шагом вперед к возможности производства экологически чистых органических аккумуляторов в будущем». Эксперименты по оптимизации батареи ученые планируют начать с тестирования разных типов хинонов.