Наши современные аккумуляторные батареи, такие как литий-ионные аккумуляторы, отнюдь не экологичны. Одной из альтернатив являются органические батареи с редокс-органическими электродными материалами (OEM-производители), которые могут быть синтезированы из натуральных "зеленых" материалов. В дневнике прикладная химия Китайская команда представила новый OEM-производитель водно-органических аккумуляторов большой емкости, которые можно легко и дешево утилизировать.
Традиционные неорганические электродные материалы в коммерческих батареях сопряжены с целым спектром проблем: ограниченные ресурсы, токсичные элементы, экологические проблемы, частично неприемлемые условия добычи полезных ископаемых, ограниченная мощность, трудности с переработкой и высокие затраты. На основе этих электродов невозможно разработать в больших масштабах устойчивые батареи, хотя они необходимы для перехода к энергии.
Органические аккумуляторы, выпускаемые производителями, все еще находятся в самом начале своего долгого пути к практическому применению. Команда под руководством Чэнлян Вана из Университета науки и техники Хуачжун в настоящее время сделала значительный шаг в этом направлении. Цель состоит в том, чтобы использовать OEM-производителей в батареях с водными электролитами. Они "экологичнее", устойчивее и дешевле, чем обычные органические электролиты в литий-ионных батареях.
Команда решила использовать азобензол, материал, который может быть произведен недорого в больших масштабах и нерастворим в воде, но хорошо растворим в органических растворителях. В то время как большинство других функциональных групп могут переносить только один электрон, азогруппа (-N = N-) в этой молекуле способна обратимо переносить два электрона, что способствует высокой емкости. Всесторонний анализ показал, что в процессе разряда азобензол превращается в гидроазобензол после поглощения двух электронов - за счет быстрого обратимого связывания двух протонов (H+). Прототипы элементов для монет и слоистых ячеек-мешочков различных размеров с азобензоловыми элементами и цинковыми противоэлектродами достигали емкости в ампер-часах, которая сохранялась в течение 200 циклов зарядки/разрядки.
В отличие от производителей полимеров, небольшие молекулы азобензола могут быть недорого переработаны с помощью простой экстракции с использованием коммерческих органических растворителей. Материал электрода устойчив к воздействию воздуха как в заряженном, так и в разряженном состоянии и может быть переработан с выходом более 90% в любом состоянии заряда. Переработанные продукты могут быть непосредственно повторно использованы производителями без потери производительности.
Комментарии