300 часов без перерыва. Немецкие химики научили цинково-воздушные батареи перезаряжаться
Химики из Технического университета Дармштадта (Германия) создали композит из железа, никеля и углерода, который стабилизирует реакции внутри цинково-воздушных батарей во время зарядки.
Об этом сообщает Interesting Engineering.
Цинк-воздушные батареи накапливают до пяти раз больше энергии, чем литий-ионные, однако до сих пор они были одноразовыми и использовались преимущественно в слуховых аппаратах. В процессе зарядки сложные химические реакции внутри ячейки практически не поддавались контролю. Команда профессора Йорга Й. Шнайдера решила эту проблему.
Ранее катализаторы для кислородных реакций в таких батареях изготавливали из феррита никеля, однако они отличались низкой активностью и недостаточной стабильностью. Исследователи покрыли нанокубики феррита никеля (шпинели, состоящей из железа, никеля и кислорода) углеродными нанорогами, легированными азотом и фосфором.
Углеродная оболочка ускоряет перенос электронов и вещества, создает множество активных центров реакции, а также предотвращает слипание или растворение частиц феррита.
Измерения показали, что материал легко запускает реакцию восстановления кислорода, от которой зависит работа батареи, и ускоряет её с минимальными потерями энергии. В полноценной ячейке катализатор обеспечил мощность 54 мВт на квадратный сантиметр — почти вдвое больше, чем стандартные катализаторы из платины и рутения (28 мВт).
Длительную работу обеспечивает стабилизация так называемого тройного соединения — границы, где взаимодействуют твердый катализатор, жидкий электролит и кислород воздуха.
«Собранную вторичную цинково-воздушную батарею можно циклировать более 300 часов в ходе гальваностатического испытания на заряд-разряд», — отметили исследователи.