MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Китайские учёные из Университета Дунхуа (Donghua University) сообщили о прорыве в области цинк-воздушных аккумуляторов. Это недорогая альтернатива литиевым батарея, но с массой нерешённых технологических проблем. Исследователи из Поднебесной предложили оригинальный подход по устранению главной из них — низкой скорости реакций восстановления и выделения кислорода на электродах. Им в этом помог обычный свет.
Источник изображения: eScience 2026
Традиционно для усиления химических реакций используется катализатор, а хорошие катализаторы дешёвыми не бывают. Обычно это драгоценные металлы, что плохо совмещается с понятием массовой продукции, которыми стали аккумуляторы. Учёные из Китая предложили катализатор в виде полупроводника — фактически диода, встроенного в электроды как вкрапления нанометрового масштаба. Такие импровизированные «диоды» предсказуемо реагируют на свет, воспроизводя в материале под воздействием фотонов электроны и дырки, причём по разную сторону p–n-перехода — всё, как положено в электротехнике.
Предложенный учёными катализатор представляет собой композит, где n-тип — это графитовые нанолисты нитрида углерода (g-C₃N₄), а p-тип — проводящая сеть углеродных нановолокон (CNF), в которую встроены двойные активные центры кобальта: наночастицы кобальта, запечатанные в углеродные нанотрубки (Co@CNT), и Co–N₄ центры (одиночные атомы кобальта, связанные с азотом). Такая структура обеспечивает эффективное пространственное разделение индуцированных фотонами электронов и дырок: под действием света электроны мигрируют к углеродному каркасу и ускоряют реакцию восстановления кислорода, а дырки способствуют реакции выделения кислорода.
Благодаря такому своеобразному «фотоусилению», аккумуляторы продемонстрировали впечатляющие характеристики: пиковая плотность мощности достигла 310 мВт/см² (на уровне лучших коммерческих литиевых батарей), а стабильные циклы заряда и разряда продолжались более 1100 часов без заметной деградации.
Гибкие версии батарей сохраняли производительность при многократных изгибах (0°–180°–0°), показывая мощность до 96 мВт/см². Отсутствие драгоценных металлов (типа платины) и использование дешёвых материалов (цинк, воздух, углерод, кобальт) обещают сделать технологию перспективной и экономичной.
Наиболее интересной областью применения чувствительных к свету аккумуляторов может стать гибридная, сочетающая солнечные электростанции и накопление энергии. Интересно также применение таких аккумуляторов в носимой электронике. Человек активен на свету — этого требует его природа. Любящие свет аккумуляторы идеально для этого подходят.
Источник:
