Ученые из Университета науки и технологий короля Абдуллы (Kaust; Saudi Arabia) обнаружили критическую молекулярную причину, не давая водным аккумуляторам стать более безопасным, экономичным вариантом для устойчивого хранения энергии. Их выводы, опубликованные в Наука достиженияпоказывают, как вода ставит под угрозу время и производительность батареи, а также как добавление доступных солей – таких как сульфат цинка – смягчает эту проблему, даже увеличивая срок службы батареи более десяти раз.
Одним из ключевых детерминантов срока службы батареи – водный или иным образом – анод. Химические реакции в аноде генерируют и сохраняют энергию батареи. Тем не менее, паразитарные химические реакции разлагают анод, ставя под угрозу срок службы батареи.
Новое исследование показывает, как свободная вода вносит вклад в эти паразитические реакции и как сульфат цинка уменьшает количество свободной воды в аккумуляторе.
«Наши результаты подчеркивают важность структуры воды в химии батареи, ключевого параметра, который ранее был упущен», – сказал профессор Кауста и председатель Центра передового опыта Кауста по возобновляемой энергии и технологиям хранения (Crest) Husam Alshareef, основным исследователем, ведущим в исследование.
Свободная вода описывает молекулы воды, которые не тесно связаны с другими молекулами. Это состояние позволяет свободной воде взаимодействовать с большим количеством молекул, чем в противном случае, вызывая нежелательные реакции, которые потребляют энергию и ставят под угрозу анод.
Было обнаружено, что сульфат стабилизирует связи свободной воды, действуя как то, что команда Кауста описывает как «водный клей», чтобы изменить динамику молекул воды, которые уменьшают количество паразитических реакций.
В то время как основная часть экспериментов, проведенных исследователями Kaust, проводилась на батареях с использованием сульфата цинка, ранние исследования показали, что сульфат оказывает одинаковое влияние на другие металлические аноды, что позволяет предположить, что включение солей сульфата в конструкцию батареи может стать универсальным решением для удлинения срока службы всех водных батарей.
«Сульфатные соли являются дешевыми, широко доступными и химически стабильными, что делает наше решение научно и экономически жизнеспособным», – сказал научный сотрудник Kaust Yunpei Zhu, который провел большую часть экспериментов.
Водные батареи привлекат значительное глобальное внимание в качестве устойчивого решения для крупномасштабного хранения энергии и, по прогнозам, к 2030 году превышают размер рынка в 10 миллиардов долларов. В отличие от литийных батарей, которые часто используются в электромобилях, водные батареи предлагают более безопасную и более устойчивую вариант для интеграции возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия в электрические расетки.
Профессора Кауста Омар Мохаммед, Омар Бакр, Сексиан Чжан и Мани Сарати также внесли свой вклад в исследование.
2025-07-27 10:47:00
1753613802
#Ученые #обнаруживают #соль #которая #делает #батареи #длиться #раз #дольше
Продолжение темы
