Цинк-повітряний акумулятор замінить літієві батареї і коштуватиме в рази дешевше

Дослідники замінили в акумуляторі дорогі платинові каталізатори на вуглецеві листи, леговані кобальтом. Це забезпечило пристрою більшу потужність, тривалий термін служби і знизило його вартість, пише Chemical Engineering Journal.

Виявилося, що вуглецевий каталізатор набагато краще справляється із завданням, ніж стандартні комерційні каталізатори з дорогих металів, таких як платина і рутеній. Каталізатор нового типу складається з атомів кобальту і заліза, що кріпляться до вуглецевого каркаса. Завдяки такому рішенню цинк-повітряні акумулятори набагато поліпшили свої характеристики.

Потенціал цинк-повітряних батарей

Цинк-повітряні акумулятори (ZAB) — це металоповітряні електрохімічні елементи, що працюють за рахунок окислення цинку киснем повітря. Вони складаються з металевого цинкового анода, з'єднаного з киснем через повітряний анод.

Такі батареї вирізняються високою щільністю енергії, низькою вартістю та екологічністю завдяки застосуванню цинку, а не літію, видобуток якого дуже шкодить навколишньому середовищу. Це перспективне рішення для техніки, що вимагає високої ємності енергії, наприклад, для портативної електроніки, електрокарів і накопичувачів відновлюваної енергії.

ZAB не перезаряджають, але вчені працюють над створенням акумуляторів, що перезаряджаються, для використання в електромобілях і великих системах накопичення енергії.

Практичне застосування таких пристроїв обмежується невисокою вихідною потужністю і низькою стабільністю заряду-розряду. Щоб розв'язати ці проблеми, співробітники Університету Монаша використовували термічну обробку для перетворення тривимірного матеріалу на вуглецеві листи і додали атоми кобальту. У результаті було отримано батарею, яка пропрацювала 74 дні і витримала 3570 циклів заряду-розряду з використанням кобальту і заліза як катодних матеріалів.

Акумулятор ZAB нового типу має такі характеристики:

• щільність потужності 229,6 мВт/см²,
• щільність енергії 997 Вт*год/кг.

Цинково-повітряні батареї сьогодні використовуються в невеликих пристроях, таких як слухові апарати. Однак інженери вважають, що нова розробка відкриває шлях до техніки, яку можна перезаряджати і яка є потужною.

Раніше ми писали про те, як простий пластик зробив батареї "невбиваними". Вчені створили новий твердотільний акумулятор на основі натрію, який не горить, працює понад 5000 годин і зберігає 91% ємності після 1000 циклів перезарядки. Ця технологія може стати безпечною і дешевою альтернативою літій-іонним батареям.