Морская вода позволит освободиться от "литиевой иглы"

Повсеместное распространение литий-ионных аккумуляторов, дающих энергию и смартфонам, и плеерам, и ноутбукам, едва ли дает повод для фантазий о том, что эти источники питания можно чем-то заменить. Однако увеличение стоимости лития заставляет исследователей искать альтернативу этому типу источников питания.

Один из работающих прототипов нового аккумулятора основан на применении чрезвычайно доступного и распространенного сырья – морской воды. Исследователи сообщают о разработке нового – натрий-воздушного аккумулятора (sodium-air battery), католитом в котором является морская вода.

Рисунок из ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8 (48), 32778

Натрий-воздушные (точнее – натрий-кислородные) источники питания принято рассматривать как подающие наибольшие надежды и обладающие наилучшим соотношением цена/качество альтернативы современным литий-ионным аккумуляторам. Тем не менее, их коммерциализацию останавливает ряд нерешенных до настоящего времени и весьма сложных проблем.

Су Мин Хуан (Soo Min Hwang) и Юнсик Ким (Youngsik Kim) из Национального Института Науки и Технологии Южной Кореи решили попробовать решить эти проблемы, применив в качестве католита (комбинации катода и электролита) морскую воду. Электролит в источниках питания позволяет носителям электрического заряда перемещаться между электродами. Постоянный поток морской воды внутри и снаружи источника питания обеспечивает аккумулятор ионами натрия и водой, необходимыми для формирования заряда. Однако в первом варианте устройства реакции протекали недостаточно быстро для обеспечения зарядки и разрядки источника питания, и исследователи попытались внести изменения в конструкцию.

В новый прототип устройства были загружены обладающие каталитической активностью пористые наночастицы из смешанного оксида кобальта марганца. Поры в наночастицах обеспечивают большую площадь поверхности, увеличивающую скорость электрохимических реакций, отвечающих за формирование заряда. В качестве анода нового устройства выступал угольный электрод. Содержащий нанокатализаторы аккумулятор обеспечивал высокую эффективность в течение 100 циклов зарядка/разрядка, поддерживая напряжение разрядки, равное 2.7 Вольт. Выходное напряжение «батарейки из морской воды» пока еще уступает литий-ионным источникам питания, выдающим на выходе до 4.0 Вольт, однако исследователи уверены, что им удастся догнать и перегнать «литиевый стандарт».

По материалам сайта chemport.ru