Каліфорнійський університет у Лос-Анджелесі (UCLA)
Великий розробник Томас Едісон так і не зміг зробити універсальний залізо-нікелевий акумулятор для електрокарів. Однак його ідею успішно реалізували сучасні науковці за допомогою нано-інструментів.
Початкова конструкція, запропонована Едісоном, була більш громіздкою за сучасний прототип, який, щоправда, більше підходить для зберігання сонячної енергії, ніж для живлення електрокарів. В акумуляторі Едісона як анод та катод використовувались залізні та нікелеві сітки, занурені в електроліт на основі гідроксиду калію. За інформацією Nuts & Volts, ця батарея становила небезпеку, оскільки виділяла водень під час заряджання.
Вчені з Каліфорнійського університету у Лос-Анджелесі (UCLA) представили нанокластер з нікелю та заліза, упакований в молекулярні побічні продукти виробництва яловичини. Надихаючись природними процесами під час розробки власної концепції, науковці спирались на те, як тварини формують кістки, а молюски — мушлі. Скелет зазвичай формується завдяки скоординованій дії білків, які допомагають організму накопичувати з’єднання на основі кальцію.
“Правильний розподіл мінералів формує міцні, але при цьому досить гнучкі кістки. Спосіб укладання майже так само важливий, як і матеріал, що використовується, і білки визначають, як саме вони розташовуються”, — пояснює співавтор дослідження та біохімік Рік Канер.
Акумулятор представляє згорнуті білки з великою кількістю заглиблень та виступів, у які дослідники додали кластери нікелю та заліза розміром менше як 5 нм, що відповідають позитивному та негативному електродам. Ці молекули вони з’єднали з ультратонким шаром з атомів вуглецю та кисню — двовимірним графеном.
Перегрів суміші у воді видаляв кисень, а випалювання перетворювало білки на вуглець. В отриману структуру додавались крихітні металеві кластери, що містились у білку, створюючи структуру, подібну до аерогелю. Це дозволило максимально збільшити площу поверхні електрода. Як пояснює біохімік та співавтор дослідження Махер Ель-Каді, фактично кожен атом може брати участь в реакції, що значно прискорює процес заряджання та розряджання акумулятора.
“Люди часто вважають сучасні нанотехнологічні інструменти складними та високотехнологічними, але наш підхід напрочуд простий і зрозумілий. Ми просто змішуємо звичайні інгредієнти, застосовуємо щадні методи нагрівання та використовуємо широко доступні сировинні матеріали”, — зазначає Ель-Каді.
За результатами початкових випробувань прототип заряджався за лічені секунди, та успішно витримував до 12 000 циклів заряджання-розряджання, що фактично те саме, що понад 30 років щоденно заряджати батарею. Однак розробники визнають, що за місткістю їхній прототип значно поступається Li-ion акумуляторам. Він краще підійде для збереження збиткової енергії сонячних електростанцій або ж як резервне джерело живлення у центрах обробки даних.
Хочеш знати більше, ніж ChatGPT 5? Підписуйся на ITC.ua у TelegramПІДПИСАТИСЯ
Наразі дослідники вивчають можливість використання інших металів у цій технології виготовлення нанокластерів. Вони також тестують природні полімери як найбільш поширену заміну бичачим білкам для полегшення потенційного виробництва.
Ми писали, що нові цинково-повітряні акумулятори працюють після проколу, занурення та підпалення. Водночас перший у світі двокатіонний акумулятор поєднує переваги натрію та літію.
СпецпроєктиОгляд Blackview MEGA 12: захищений стильний планшет з комплектом “все включено”Перша угода із нульовим ризиком: біржа Bitget запустила нову акцію. Ось її умови
Джерела: Gizmodo; Interesting Engineering
