Проблемы современных батарей
Химические вещества, например, литий, которые содержатся в батареях, могут разлагаться до ста лет, отравляя почву. Кроме того, эти химикаты огнеопасны и подвержены коррозии. Они возгорались во время авиаперелетов и вызывали пожары в местах утилизации. А еще запасы лития на Земле конечны. Пока их достаточно, но рано или поздно человечество неизбежно столкнется с дефицитом этого металла.
Поэтому ученые активно ищут другое, более безопасное вещество, которой можно было бы использовать в производстве батарей. Например, команда исследователей из Мэрилендского университета в новой научной работе предложила использовать хитин.
Где применяется хитин
Хитин — это вещество, которое содержится в панцирях ракообразных и делает их твердыми и прочными. Кроме того, хитин есть в клеточных стенках грибов и в экзоскелете некоторых насекомых. Ученые исследуют варианты применения хитина в биомедицинской инженерии, например, для перевязки ран и противовоспалительного лечения.
Кроме того, выяснилось, что с помощью химической обработки хитин можно превратить в прочную гелевую мембрану и использовать как электролит — вещество, которое проводит электричество в батарее. Так что хитин вполне может стать альтернативой токсичным, огнеопасным и невозобновляемым веществам, которые используются сейчас.
Зеленая революция в элементах питания
Команда Лянбина Ху, директора Центра инноваций в области материалов Мэрилендского университета, объединила хитиновый электролит с цинком и смогла создать экологичную батарею. Даже после тысячи перезарядок ее энергоэффективность составляет 99,7%, а один цикл работы длится около 400 часов. Это означает, что такие батареи можно долго использовать без существенного влияния на производительность.
«Мы считаем, что для продукта, который потенциально может стать популярным на рынке, важны как воздействие на окружающую среду, так и производительность», — сказал Лянбин Ху.
Новые батареи не воспламеняются, а 65% составляющих распадаются в почве всего за пять месяцев, оставляя пригодный для вторичной переработки цинк. Антонио Фернандес Ромеро, профессор материаловедения для производства энергии в Университете Картахены в Испании, резюмирует: «Разработка безопасных для окружающей среды, дешевых и энергоэффективных батарей — один из самых важных пунктов исследований в ближайшие годы. Эта разработка может проложить путь к созданию высокопроизводительных и устойчивых батарей для хранения «зеленой» энергии».