Новите цинково-въздушни акумулатори работят след пробиване, потапяне и запалване
Учени от Мексиканския център за проучване на актуалните материали (CIMAV) са създали първообраз на цинково-въздушен батерия, която продължава да действа даже след продупчване, излагане на огън и цялостно потапяне във вода.
Според разработчиците, при сходни условия обичайните литиево-йонни акумулатори евентуално биха се запалили и биха се развалили. Разработката, ръководена от водещия откривател на CIMAV доктор Ное Арджона, показва капацитета на цинково-въздушните акумулатори (ZAB) за безвредно и стабилно предпазване на сила.
„ Не използваме литиево-йонни акумулатори заради многочислените опасения по отношение на сигурността, свързани със запалимостта на електролитите, употребявани в тези технологии “ — изяснява Арджона.
Вместо да употребяват скъпите литий и кобалт, разработчиците сътвориха ZAB, която употребява О2 от въздуха за генериране на сила. Вместо солидни и тежки железни електроди, батерията е оборудвана с въглероден лист, затрупан с обособени никелови атоми. Това доста понижава разноските за метал, като в същото време поддържа висока продуктивност.
„ Много метали също основават проблеми за сигурността, когато се употребяват в акумулаторите. Много от най-активните материали се смятат за сериозни. Затова искахме да използваме допустимо минимум метал “ — отбелязва още Арджона.
За да проучват молекулярната конструкция на прототипа на ZAB, учените са употребявали синхротрона Canadian Light Source (CLS) в Университета на Саскачеван. Това е кръгообразен ускорител на частици, който употребява електричество, с цел да генерира интензивни светлинни лъчи, повече от милион пъти по-ярки от слънчевите. Мощното рентгеново лъчение удостовери равномерното систематизиране на никеловите атоми по въглеродната повърхнина.
Тази конструкция, комбинирана с гелообразен полимерен електролит и цинк, отстрани рисковете за сигурността. Изследователите са тествали стабилността на прототипа, забивайки гвоздей в него, излагайки го на огън и потапяйки го във вода.
След тези “сурови “ тествания ZAB е останал изцяло дееспособен, демонстрирайки невиждано равнище на сигурност и надеждност. Конструкцията на акумулатора продължава да поддържа своята непоклатимост и успеваемост, даже и при рискови температури. Производителността не спада нито при рискови горещини, нито при рискови студове.
„ Канада е изправена пред големи провокации при зареждането на акумулатори при доста ниски температури, както е при електрическите автомобили. Нашата технология не се сблъсква с сходни провокации при доста ниски или доста високи температури “ — акцентира Арджона.
Той и сътрудниците му се надяват, че устойчивостта на ZAB на външни въздействия ще направи този вид батерия идеална за електрическите транспортни средства, аерокосмическите системи и отдалечените датчици. Използването на елементарни метали като никел вместо литий или кобалт би могло в допълнение да понижи разноските. Екипът изследва нови способи за по-екологично чиста батерия, в това число консолидиране на биоразградими съставни елементи.
Въпреки оптимизма си по отношение на капацитета на структурата, Арджона отбелязва, че са нужни спомагателни проучвания, преди той да може да размени съществуващите акумулатори. Той изясни, че ключът към безвредните системи за предпазване на сила се крие в създаването на катализатори с един атом.
Резултатите от изследването са оповестени в списание ACS Applied Materials & Interfaces.
