Про це повідомляє “Kreschatic” з посиланням на SciTechDaily
Нове дослідження з Саудівської Аравії відкриває несподіване джерело надії для розвитку безпечних і довговічних акумуляторів. Команда вчених з Університету науки та технологій імені короля Абдалли (KAUST) виявила, що невелике доповнення до хімічного складу батарей — зокрема додавання сульфатів — радикально змінює їхню ефективність. Завдяки цьому підходу вдалося продовжити строк служби водних акумуляторів більш ніж у десять разів.
Ці результати мають ключове значення для розвитку систем зберігання зеленої енергії, де безпечність і вартість відіграють критичну роль. Водні акумулятори, на відміну від літієвих, не вибухонебезпечні, не потребують рідкісних металів і можуть масштабуватися для використання у великих енергетичних мережах. Але досі їхня недовговічність обмежувала масове впровадження.
Як саме вода псувала акумулятори
Дослідники зосередили увагу на ролі вільної води у процесах, що відбуваються всередині акумулятора. Було встановлено, що ці молекули активно беруть участь у побічних хімічних реакціях, які руйнують анод — ключовий компонент акумулятора. Такі реакції не тільки скорочують строк служби, а й знижують ефективність накопичення енергії.
Замість дорогих модифікацій конструкції, науковці запропонували просте рішення — введення сульфатів, зокрема сульфату цинку. Ці солі зв’язують вільну воду, стабілізуючи її молекули, і зменшують ймовірність шкідливих реакцій. Ефект отриманий без зміни інших компонентів батареї, що робить інновацію надзвичайно доступною для виробництва.
Що таке вільна вода і чому це важливо
Вільна вода — це молекули, які не залучені до стабільних хімічних зв’язків у системі. Їхня мобільність дозволяє активно взаємодіяти з електродами, каталізуючи небажані реакції. У контексті акумуляторів це означає втрати енергії, деградацію матеріалів і поступове зменшення ємності.
Додавання сульфатів перетворює цю вільну воду на стабільні комплекси, що фактично блокує її агресивну поведінку. Сульфатні іони виконують роль своєрідного “водного клею”, який утримує структуру електроліту в безпечному стані. Це відкриває можливість використання води як основи для стабільної енергетичної системи без ризиків швидкого зносу.
Потенціал для інших типів акумуляторів
Попри те, що більшість експериментів були проведені на основі сульфату цинку, перші дані свідчать, що цей ефект спостерігається і з іншими металевими анодами. Це означає, що метод може бути універсальним для водних акумуляторів різного типу, розширюючи можливості у проєктуванні майбутніх енергетичних систем.
Такий підхід особливо цікавий для країн, які шукають дешеві й безпечні технології для зберігання енергії з відновлюваних джерел — сонця, вітру, гідроелектростанцій. Завдяки сульфатам вдається уникнути залежності від дорогих і токсичних матеріалів, зберігаючи при цьому високу продуктивність.
Простота реалізації та економічна доцільність
Однією з головних переваг цього методу є його масштабованість і низька вартість. Сульфати — недорогі, доступні у всьому світі та стабільні в умовах експлуатації. Це дозволяє виробникам акумуляторів швидко інтегрувати інновацію у вже наявні технологічні процеси.
Додатково, водні акумулятори не вимагають складної інфраструктури для утилізації, що зменшує екологічне навантаження. Інтеграція таких рішень у промисловість може кардинально змінити підхід до зберігання енергії, зробивши його безпечнішим і доступнішим навіть для країн із невеликим бюджетом.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, що штучний інтелект навчився бачити крізь хаос.
