Ученые разработали дешевый высокоэффективный аккумулятор из воздуха

Профессор Техасского университета A&M (США) Джоди Луткенхаус разработала метод использования полимера в качестве электрода в полимерно-воздушных батареях. Это поможет усовершенствовать их электрохимические характеристики, пишет Techxplore.

Ученая объясняет: полимерно-воздушные батареи стоят дешевле, чем литий-ионные, и более безопасны. Их отличает высокая ионная проводимость и устойчивость. Однако их электрохимические характеристики ограничены, отсюда и возникают проблемы со стабильностью и кинетикой. Профессор Луткенхаус попыталась решить эти проблемы, выяснив, как полимеры сохраняют и обмениваются зарядом с электролитом.

«Катод вступает в реакцию с кислородом, замыкая цепь. В своей работе я использовала полимер с жесткой структурой основной цепи в качестве анода», — рассказала Луткенхаус.

По ее словам, полимер с жесткой структурой является одновременно ведущим и стабильным, обеспечивая обратимые реакции, необходимые для повторной зарядки и разрядки. Исследовательница изучила альтернативные полимерные аноды, имеющие ряд преимуществ перед металлическими анодами, включая низкую себестоимость и высокий уровень стабильности.

Жесткая "лестничная" конструкция аккумулятора, быстрая кинетика и высокая электропроводность позволили полимерно-воздушному выдержать 500 циклов заряда/разряда с минимальной потерей производительности. Кроме того, ученая разработала механизм переноса заряда в реальном времени.

Коррозии металлических анодов приводят к снижению циклической стойкости металловоздушных батарей. Полимерно-воздушный аккумулятор может служить альтернативой, заменив металло-воздушные аналоги.

«Полимерно-воздушная батарея имеет высокую емкость хранения энергии и очень длительный срок службы», - подчеркнула профессор Луткенхаус.

Исследовательница отметила, что воздушные батареи перспективны как аккумуляторы высокой энергии, поскольку имеют меньшую массу по сравнению с другими аналогами. Однако длительная эксплуатация воздушных батарей часто приводит к образованию карбонатных отложений, которые «забивают» аккумулятор, чем сокращают срок ее службы.

«Используя полимер в качестве электрода, мы могли бы изменить электролит, чтобы предотвратить образование карбонатов», — резюмировала Луткенхаус.