Новости Hardware

Ученые MIT предлагают улучшить литиево-воздушные батареи с помощью модифицированных вирусов

Разработка литиево-воздушных батарей в последние годы велась очень активно. Технология позволяет значительно увеличить емкость аккумулятора, уменьшив при этом вес. Такие батареи могут использоваться в электромобилях, где к данным параметрам предъявляются очень высокие требования. Впрочем, у данной технологии есть и определенные недостатки.

В частности, перед учеными встала проблема увеличения количества циклов зарядки-разрядки, а также использования более прочных материалов для электродов. Исследователям Массачусетского технологического института (MIT), кажется, удалось решить некоторые из этих проблем. Ученые предложили использовать модифицированные вирусы в процессе производства нанопроводов (диаметр такого провода примерно равен ширине красных кровяных телец). Нанопровода могут использоваться в качестве одного из электродов в литиево-воздушных батареях. Научная статья с полным описанием концепции опубликована в журнале Nature Communications. Авторы статьи — профессора Анжела Белчер (Angela Belcher) и Янг Шао-Хорн (Yang Shao-Horn), а также четыре аспиранта.

Суть идеи проста. Авторы решили увеличить площадь поверхности электродов, чтобы улучшить процесс электрохимической реакции. Это в свою очередь должно увеличить количество циклов зарядки-разрядки батареи. Исследователям удалось создать массивы нанопроводов диаметром около 80 нанометров каждый. С помощью вируса M13, который может захватывать молекулы оксида марганца из воды и связывать их в структурные формы, удалось создать шероховатую, с острыми выступами нанопроволоку со значительно увеличенной площадью поверхности. Эти нанопровода, по словам профессора Белчер, фактически «были выращены вирусами». Именно поэтому, в отличие от традиционных методов, удалось добиться такой структуры материала. Белчер объяснила, что данный процесс схож с тем, как морское ушко выращивает свою ракушку, собирая кальций из воды.

games.cnews.ru

Среди преимуществ такого подхода можно выделить существенно сократившееся время зарядки батареи. Кроме того, сам процесс создания такого провода довольно прост и безопасен — он происходит при комнатной температуре в водной среде. Заключительный этап создания нанопровода — добавление палладия, что позволяет увеличить электропроводность материала и катализировать химические реакции. В теории данная разработка может в два-три раза увеличить плотность аккумулятора — возможность сохранять энергию по отношению к массе.

В статье подчеркивается, что работа над литий-воздушными батареями только началась, до коммерческих образцов еще очень далеко. Лабораторные образцы пока проверяли только в цикле 50 зарядок-разрядок, в то время как коммерческая батарея должна выдерживать тысячи циклов. С другой стороны, главный результат данного исследования в другом — найден новый способ производства нанопроводов для аккумулятора. Если вместо оксида марганца ученые будут использовать более совершенный материал, вирус все равно сможет собрать нанопровод с нужной структурой. Более того, данный механизм может быть использован и для других целей, а не только для сборки электродов.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥