Дослідники створили водний цинк-йодний акумулятор, який у лабораторії заряджався за три хвилини й витримав понад 60 000 циклів. Результату допомогла досягти полімерна сітка, що утримує активні сполуки всередині батареї
Фото: chatgpt.com
Розробку представила команда Університету Фліндерса в Австралії. Йдеться про батарею на основі цинку та йоду з водним електролітом. Такий тип акумулятора розглядають насамперед для стаціонарних систем зберігання енергії, зокрема для накопичення електрики від сонячних і вітрових електростанцій.
Що заважало батареї працювати довго
Йод може ефективно зберігати енергію, однак під час роботи батареї його сполуки розчиняються в електроліті й переміщуються від катода до інших частин елемента. Це так званий шатл-ефект: активний матеріал поступово втрачається, цинковий електрод може пошкоджуватися, а ємність і строк служби акумулятора зменшуються.
Команда використала полімер на основі циклодекстрину — сполуки, яку отримують із крохмалю. Після зшивання молекул утворюється сітка з порожнинами, що працюють як молекулярні «клітки»: вони захоплюють полігалогенідні сполуки й обмежують їхнє неконтрольоване переміщення. Водночас матеріал дає змогу потрібним компонентам брати участь у реакціях під час заряджання та розряджання.
Подібний ефект утримання активних речовин у батареях уже привертав увагу дослідників. Читайте також: Вчені виявили прихований процес, який впливає на роботу акумуляторів
Які результати показали випробування
Університет повідомляє про два режими тестування. За повного заряджання приблизно за сім хвилин батарея зберігала питому ємність 200 мА·год на грам і пройшла 8 000 циклів. В іншому режимі заряджання тривало три хвилини, а акумулятор витримав понад 60 000 циклів за ємності 150 мА·год на грам.
Отже, цифра в заголовку описує швидший режим із нижчою питомою ємністю. Кількість циклів показує, скільки разів лабораторний елемент пройшов заряджання та розряджання у визначених умовах; сама по собі вона не означає конкретної кількості років експлуатації в побутовому пристрої. Результат також не свідчить, що технологія вже готова для смартфонів чи електромобілів.
Де технологію можуть застосувати
Водні цинк-йодні батареї вивчають як можливий варіант для великих накопичувачів, де важливі тривалий ресурс, доступність матеріалів і зниження ризику займання електроліту порівняно з типовими літій-іонними системами. Це може бути корисно для балансування електромережі, коли виробництво відновлюваної енергії змінюється залежно від погоди.
Поки що йдеться про лабораторну розробку. Команда заявляє, що працює з промисловими партнерами над платформою для створення прототипів. Перед практичним використанням потрібно перевірити масштабування елементів, їхню роботу в реальних системах, ефективність зберігання енергії, вартість виробництва та можливість перероблення.
Результати дослідження опублікували в журналі Angewandte Chemie International Edition.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
10 сонячних викидів злилися в одну потужну магнітну бурю: вчені
Сонячний шторм у лабораторії: вчені розкрили механізм магнітних бур
Вчені створили крихітних роботів із м’язами
Джерело: Flinders University; наукова стаття.
Telegram 
Viber 
