Cinkova baterija napravljena od ljuski rakova

Baterije na bazi cinka jedna su od niza isplativijih i potencijalno sigurnijih alternativa litijevim baterijama, a novo otkriće pokazuje kako bi ih oklopi rakova mogli učiniti i puno održivijima.

Očekuje se da će potražnja za pohranom energije samo rasti kako se budemo više oslanjali na obnovljive izvore energije i električna vozila za prijevoz, a dok nam litij-ionske baterije koje su danas u širokoj upotrebi dobro služe, postoje druge arhitekture koje puno obećavaju. Eksploatacija litija je skupa i povezana je s ekološkim problemima, a baterije koje ga koriste ne ponose se previše procesima recikliranja.

Znanstvenici istražuju mnoge moguće alternative isprobanoj i pouzdanoj litij-ionskoj arhitekturi, a baterije na bazi cinka opcija su koja bi mogla biti sigurnija, isplativija i prihvatljivija za okoliš.

Međutim, glavna prepreka na ovom polju je kratak vijek trajanja baterija na bazi cinka, a znanstvenici su veliki naglasak stavili na razvoj verzija koje se mogu pouzdano puniti. To može uključivati ​​kemijska podešavanja koja sprječavaju oštećenje vodom ili nove elektrokatalizatore koji pomažu u održavanju njihove učinkovitosti tijekom ponovljenih ciklusa. Znanstvenici Sveučilišta Maryland su stoga razvili još jedno rješenje koje bi moglo riješiti problem punjenja i istovremeno učiniti uređaje mnogo održivijima.

Cinkova baterija šalje ione putujući naprijed-nazad između cinkove anode i katode u otopini elektrolita dok kruži. Konvencionalne otopine elektrolita u litijevim baterijama sadrže zapaljive i korozivne kemikalije, ali autori ove nove studije razvili su elektrolit u gelu za korištenje s cinkovom anodom koja je napravljena od prirodnog materijala zvanog hitozan.

"Hitozan je derivat hitina", rekao je Liangbing Hu, glavni autor studije i direktor Centra za inovacije materijala na Sveučilištu Maryland. "Hitin ima mnogo izvora, uključujući stanične stijenke gljiva, egzoskelete rakova i lignje. Najizdašniji izvor hitozana su egzoskeleti rakova, uključujući škampe i jastoge, koji se lako mogu dobiti iz otpadnih plodova mora. Možete ga pronaći na svom stolu."

U svom testiranju tim je pokazao impresivnu izvedbu cinčane baterije koja koristi njihov novi elektrolit. Spriječio je stvaranje izraslina nalik na pipke koje mogu ugroziti rad baterije i pokazao "iznimnu ciklusnu stabilnost", održavajući učinkovitost od 99,7% tijekom 1.000 ciklusa pri radu na visokoj gustoći struje od 50 mAh po kvadratnom centimetru.

Zbog svog ekološki prihvatljivog dizajna, oko dvije trećine baterije mogu razgraditi mikrobi, dok bi se elektrolit hitozan mogao potpuno razgraditi u roku od pet mjeseci, a preostali cink tada se može reciklirati.

Istraživanje objavljeno u časopisu Matter možete pronaći na ovoj poveznici.