Ученые из Университета штата Мэриленд (США) сделали «зеленую» батарею с помощью дерева и олова. Описание проекта напоминает затею в духе «сделай-сам», но все намного сложнее: элементы протестированного исследователями аккумулятора в тысячу раз тоньше, чем лист бумаги.
Вместо того чтобы использовать литий, который содержится во многих современных аккумуляторах, ученые применили натрий, чтобы воплотить в реальность свою задумку и создать максимально экологически чистую батарею. В отличие от литиевых батарей, натриевые не способны столь эффективно удерживать энергию. Вместо этого, эти батареи идеально подходят для хранения больших объемов энергии на протяжении коротких промежутков времени, что отлично вписывается в парадигму солнечных электростанций, которые характеризуются частыми всплесками и спадами мощности.
Большинство батарей, как правило, разрабатывается при использовании жесткой подложки, которая является слишком хрупкой, чтобы эффективно противостоять силам, возникающим при набухании и усадке катода и анода (электроды батареи меняют свой объем при зарядке и разрядке батареи). Но ученые из Университета штата Мэриленд обнаружили, что древесные волокна являются достаточно гибкими, выступая в качестве подложки, чтобы их натрий-ионный аккумулятор мог выдерживать более 400 циклов зарядки / разрядки. Срок службы новинки позволил ей стать одной из самых «долгоиграющих» нанобатарей.
«Работая над этим проектом, мы вдохновлялись обычными деревьями», сказал Лианбин Ху, доцент кафедры материаловедения в Университете штата Мэриленд. «Древесные волокна, из которых и состоит дерево, могут накапливать богатую минералами воду, и поэтому они идеально подходят для хранения жидких электролитов. В итоге они могут стать не только основанием, но и активной частью батареи».
Ученые обнаружили, что после сотни циклов зарядки и разрядки натрий-ионного аккумулятора дерево покрывалось складками, но все еще могло эффективно выполнять свою роль. С помощью компьютерного моделирования они узнали, что складки помогают уменьшить нагрузки на батарею во время зарядки и разрядки, поэтому аккумулятор и способен выдерживать сотни циклов перезарядки.
По словам Тэнга Ли, доцента кафедры машиностроения в Университете штата Мэриленд, «прохождение ионов натрия через оловянный анод часто ослабляет связи олова с подложкой», но ученые обнаружили, что древесные волокна оказались достаточно гибкими, чтобы выступать в качестве механического буфера, минимизируя изменения в структуре олова.
«Мягкая и мезопористая подложка из древесных волокон может быть использована в качестве новой платформы для создания дешевых натрий-ионных батарей,» отмечают ученые в статье для издания Nano Letters. Источник: EnergySafe
Ученые из Университета штата Мэриленд (США) сделали «зеленую» батарею с помощью дерева и олова. Описание проекта напоминает затею в духе «сделай-сам», но все намного сложнее: элементы протестированного исследователями аккумулятора в тысячу раз тоньше, чем лист бумаги.
Загрузка ...
