Энерго эффективность

"Мы наблюдаем растущий спрос на высокоэффективные, недорогие и безопасные аккумуляторы для портативной электроники и электрических транспортных средств", сказал Хонджи Дай, профессор химии Стэнфордского университета и ведущий автор исследования. "Металл-воздушные аккумуляторы позволяют решить эту задачу".

 

По словам Дая, на данном этапе промышленники сосредоточили свое внимание главным образом на литий-ионных батареях, несмотря на ограниченную плотность энергии (энергия, запасенная в единице объема), высокую стоимость и проблемы в сфере безопасности. Он отмечает, что благодаря использованию кислорода из атмосферы металл-воздушные батареи имеют на порядок более высокую теоретическую плотность энергии, чем традиционные аналоги. При этом производство воздушно-цинковых аккумуляторов является наиболее жизнеспособным вариантом, как с технической, так и с экономической точки зрения.

 

При выработке электричества внутри цинк-воздушных батарей происходит реакция между атмосферным кислородом и металлическим цинком, которых находится в жидком щелочном электролите. Это позволяет вырабатывать электроэнергию с образованием оксида цинка. Когда во время перезарядки батареи происходит обратный процесс, цинк восстанавливается.

 

"Цинк-воздушные батареи привлекательны из-за доступности сырья для их производства и низкой стоимости металлического цинка, а также негорючести водного раствора электролита, что делает батареи такого типа изначально безопасными в эксплуатации," отметил Дай. "Первичные воздушно-цинковые батареи (не перезаряжаемые) уже были коммерциализированы и используются в сфере медицины и телекоммуникаций. Они обладают несколько ограниченной плотность мощности. Камнем преткновения при разработке перезаряжаемых электрических аккумуляторов являлось отсутствие эффективных и надежных катализаторов, а также ограниченный срок службы цинковых электродов".

 

Чтобы катализировать реакцию с поглощением кислорода во время разряда аккумулятора и реакцию с выделением кислорода во время его подзарядки, требуются активные и долговечные электрокатализаторы на воздушном электроде. Группа исследователей под руководством Дайа недавно разработала ряд высокопроизводительных электрокатализаторов из оксидов недрагоценных металлов или нанокристаллов, гибридизованных с углеродными нанотрубками. Эти катализаторы демонстрируют даже более высокую каталитическую активность в щелочных электролитах, чем аналоги, полученные с использованием платины и других благородных металлов.

 

Energysafe.ru со ссылкой на  Phys.org и Nature Communications