Растущий спрос на возобновляемые источники энергии и электромобили вызывает высокий спрос на аккумуляторы, которые накапливают выработанную энергию и приводят в действие двигатели. Но батареи, лежащие в основе этих решений в области устойчивого развития, сами по себе не всегда устойчивы. В статье, опубликованной 1 сентября в журнале Иметь значение Ученые создают цинковую батарею с биоразлагаемым электролитом из неожиданного источника - панцирей крабов.
"Производится и потребляется огромное количество аккумуляторов, что повышает вероятность возникновения экологических проблем", - говорит ведущий автор Лянбин Ху, директор Центра инноваций в области материалов Университета Мэриленда. "Например, полипропиленовые и поликарбонатные сепараторы, которые широко используются в литий-ионных батареях, разлагаются сотни или тысячи лет и увеличивают нагрузку на окружающую среду".
Батареи используют электролит для перемещения ионов взад и вперед между положительно и отрицательно заряженными клеммами. Электролитом может быть жидкость, паста или гель, и во многих батареях для этой функции используются легковоспламеняющиеся или агрессивные химические вещества. В этой новой батарее, которая может накапливать энергию от крупномасштабных ветровых и солнечных источников, используется гелевый электролит, изготовленный из биологического материала под названием хитозан.
"Хитозан - это производный продукт хитина. Хитин имеет множество источников, включая клеточные стенки грибов, экзоскелеты ракообразных и ручки кальмаров", - говорит Ху. "Наиболее распространенным источником хитозана являются экзоскелеты ракообразных, включая крабов, креветок и омаров, которые можно легко получить из отходов морепродуктов. Вы можете найти его у себя на столе."
Биоразлагаемый электролит означает, что около двух третей батареи может быть разрушено микробами - этот хитозановый электролит полностью разрушился в течение пяти месяцев. При этом остается металлический компонент, в данном случае цинк, а не свинец или литий, который можно было бы переработать.
"Цинка в земной коре больше, чем лития", - говорит Ху. "Вообще говоря, хорошо разработанные цинковые батареи дешевле и безопаснее". Эта батарея из цинка и хитозана имеет энергоэффективность 99,7% после 1000 циклов работы от батареи, что делает ее жизнеспособным вариантом для хранения энергии, вырабатываемой ветром и солнцем, для передачи в электрические сети.
Ху и его команда надеются продолжить работу над тем, чтобы сделать батареи еще более экологичными, включая производственный процесс. "Я надеюсь, что в будущем все компоненты в батареях будут поддаваться биологическому разложению", - говорит Ху. "Не только сам материал, но и процесс изготовления биоматериалов".
Комментарии