Ekologiczna bateria wodna może przetrwać wieki

Tradycyjne baterie w dużym stopniu opierają się na ostrych, żrących kwasach i alkaliach, które degradują wewnętrzne komponenty i stwarzają poważne ryzyko zanieczyszczenia środowiska podczas utylizacji. Aby temu zaradzić, naukowcy z City University of Hong Kong i Southern University of Science and Technology opracowali łagodną, wodną alternatywę dla baterii.

Nowatorski projekt zastępuje toksyczne płyny elektrolitem złożonym z neutralnych soli magnezu i wapnia - minerałów powszechnie stosowanych w solance tofu. Roztwór ten, utrzymywany w neutralnym pH 7,0, skutecznie eliminuje wewnętrzną korozję. Jako elektrodę ujemną naukowcy zsyntetyzowali heksaketon-tetraaminodibenzo-p-dioksynę, kowalencyjny polimer organiczny. Ta przypominająca plastik struktura charakteryzuje się elektronodonorującymi wiązaniami chemicznymi, które zapewniają wysoką przewodność i szybką kinetykę magazynowania jonów dwuwartościowych. System uzupełnia elektroda dodatnia wykonana z analogu błękitu pruskiego.

Testy wykazały, że pełne ogniwo zapewnia przedział napięcia 2,2 V i energię właściwą 48,3 watogodzin na kilogram w oparciu o całkowitą masę elektrod i elektrolitu. Co najważniejsze, bateria zachowuje stabilność przez 120 000 cykli ładowania przy określonym prądzie 20 amperów na gram. W przełożeniu na codzienną rutynę ładowania, urządzenie może teoretycznie działać przez ponad 300 lat, znacznie przewyższając standardowe baterie, które ulegają degradacji po kilku tysiącach cykli.

System osiąga pojemność 112,8 miliamperogodzin na gram. Ponieważ materiały wewnętrzne są nietoksyczne dla środowiska, bateria może być bezpośrednio utylizowana zgodnie z surowymi międzynarodowymi ramami bezpieczeństwa, w tym amerykańską ustawą o ochronie i odzyskiwaniu zasobów oraz normą ISO 14001. Jednak aby skomercjalizować tę nową baterię, twórcy muszą pokonać pozostałe wyzwania związane ze skalowaniem procesu produkcji polimerów organicznych i zwiększeniem ogólnej pojemności energetycznej w ograniczonych przestrzeniach.