☰
✕
UA RU EN

Немецкие химики создали инновационный материал для повышения эффективности и долговечности цинково-воздушных аккумуляторов

Исследователи из Германии разработали новый материал, который способен улучшить работу цинково-воздушных батарей и продлить их срок службы. Фото: НВ — Техно

Прорыв в области цинково-воздушных аккумуляторов

Ученые из Технического университета Дармштадта разработали новый композит, способный значительно улучшить работу цинково-воздушных батарей. В основе материала — сочетание железа, никеля и углерода, которое стабилизирует химические процессы при зарядке, что приводит к увеличению мощности и времени работы таких аккумуляторов.

Цинково-воздушные аккумуляторы отличаются высокой энергетической плотностью, сохраняя до пяти раз больше энергии по сравнению с привычными литий-ионными батареями. Ранее они применялись преимущественно в слуховых аппаратах и имели ограниченный срок службы из-за сложностей с контролем химических реакций при зарядке. Решение этих проблем удалось найти под руководством профессора Йорга Й. Шнайдера.

Особенности нового материала

Разработанный композит включает нанокубики феррита никеля, покрытые углеродными нанорогами, легированными азотом и фосфором. Такая углеродная оболочка улучшает передачу электронов и веществ, а также препятствует слипанию ферритовых частиц, создавая эффективные активные центры. Это позволяет запускать реакцию восстановления кислорода с минимальными энергетическими потерями. Новый катализатор демонстрирует мощность 54 мВт на квадратный сантиметр, что почти вдвое превосходит показатели традиционных платиновых и рутениевых катализаторов (28 мВт).

Ключевым достижением стало стабилизация взаимодействия между твердым катализатором, жидким электролитом и кислородом из воздуха, что обеспечивает длительный срок службы батарей. По словам исследователей,

«собранный вторичный цинково-воздушный аккумулятор выдерживает более 300 часов циклов заряд-разряд в гальваностатическом тесте»
.

Разработка новых материалов для цинково-воздушных аккумуляторов открывает перспективы на рынке энергохранения, особенно учитывая растущий интерес к экологичным и эффективным решениям. Улучшение мощности и длительности работы таких батарей может существенно повлиять на применение в следующих сферах:

  • электромобилях,
  • источниках возобновляемой энергии,
  • портативной электронике.

Для российских разработчиков и потребителей это особенно важно, поскольку такие технологии способствуют снижению зависимости от литий-ионных аккумуляторов, которые обладают экологическими и ресурсными ограничениями.

В то время как ученые из Дармштадта делают шаги к улучшению цинково-воздушных аккумуляторов, компаниям также важно исследовать устойчивые решения для хранения энергии. Например, недавно Porsche и Cylib представили инновационную батарею с катодом из переработанных материалов. Это открывает новые горизонты для экологически чистых технологий и подчеркивает важность использования вторичных ресурсов в энергетике.