Создана дешевая и долговечная цинк-воздушная батарея

Дешевая и высокоэффективная цинк-воздушная батарея создана в Стэнфордском университете

Ученые из Стэнфордского университета, который находится возле города Пало-Альто, что в самом сердце Силиконовой долины, разработали передовую воздушно-цинковую батарею. Аккумулятор американцев обладает более высокой каталитической активностью и долговечностью, чем аналогичные металл-воздушные батареи с дорогостоящими катализаторами из платины и иридия. Результаты тестирования новой системы хранения энергии показывают, что она вполне может стать недорогой альтернативой обычным литий-ионным батареям.

"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.

Использованы материалы Phys.org со ссылкой на Nature Communications

Фото и видео: Phys.org ©
30.05.2013 15:31