Батареи будущего будут из геля: эксперимент ученых привел к неожиданному открытию

Открытие принадлежит исследователям из Техасского университета A&M (США), пишет interestingengineering.com. Благодаря ему можно будет создавать портативные батареи на основе жидких металлов для промышленного оборудования.

Конечно, это не такой гель, который используется в косметике или чистящих средствах, поясняет издание: он выдерживает экстремальные температуры и может повлиять на то, как большие батареи хранят и отдают энергию.

История его создания довольно необычна: изначально команда специалистов ставила себе задачу понять поведение смеси металлов при воздействии высокой температуры. Но в ходе одного эксперимента со смесью меди и тантала ученые заметили нечто неожиданное.

При нагревании медь расплавилась и превратилась в жидкость, а тантал остался твердым, образовав микроскопический каркас. Металлы не сложились в единое целое, как ожидали экспериментаторы, а вместо этого жидкая медь оказалась "запертой" внутри танталового каркаса, образовав гелеобразную металлическую структуру. Таким образом был выявлен новый класс материалов, в котором текучесть жидкостей сочетается с устойчивостью твердых тел.

Металлический гель и батареи нового поколения

Обычные гели состоят из органических материалов, которые удерживают жидкости при комнатной температуре. А для образования и сохранения стабильности металлического геля требуется температура около 1000°C, в зависимости от используемых металлов.

Поэтому такой гель идеально подойдет для применения в процессах с высокими температурами (например, для систем накопления энергии).

Как говорят сами ученые, раньше идея металлического геля никому не приходила в голову, так как "никто не думал, что жидкие металлы могут поддерживаться внутренним сверхтонким скелетом".

Чтобы доказать практическое применение нового материала, исследователи сконструировали жидкометаллическую батарею, используя металлический гель в качестве электрода.

Традиционные литий-металлические батареи эффективно хранят большой объем энергии, но их применение связано с определенными рисками: жидкость внутри батареи перемещается при движении, а это может привести к короткому замыканию.

Металлические гели предлагают хорошее решение проблемы: они обездвиживают жидкий компонент без ущерба для производительности.

Ученые провели еще ряд экспериментов с другими металлами, используя пары "жидкий кальций + твердое железо" и "жидкий висмут + железо". Электроды, при погружении в расплавленную соль, успешно генерировали электричество, сохраняя при этом свою структуру.