Полимерные аккумуляторы — прекрасная альтернатива нынешним металл-ионным

НаукаHi-Tech

Откуда вытекает электричество

Екатерина Изергина

Коллаборация химиков и физиков представила новый класс веществ для проточных аккумуляторов. Сравнимые по емкости с самыми популярными соединениями, они оказались намного дешевле и экологичнее. В разработке принимали участие ученые Федерального исследовательского центра химической физики, МГУ и «Сколтеха», идея была поддержана грантом РФФИ.

От монеты до лития

Кто бы мог подумать, что зарождение батареек и аккумуляторов начнется с монет? А точнее, гальванического электричества, которое обнаружил Алессандро Вольта во время экспериментов с разными металлическими монетами, связанными с помощью проволоки. На основе этого опыта он затем пытает ся соединить сразу несколько медных и цинковых пластин, погружает их в кислоту… и получает первую электрическую батарею. Изобретение вызвало ажиотаж, многие ученые после дующие пять лет пытались усовершенствовать разработку, найти альтернативные материалы и создать аккумулятор — источник тока, который можно перезарядить. Несмотря на несколько удачных попыток, все модели имели существен ные недостатки — маленькая емкость, дороговизна материалов и огромный размер. Тогда параллельно с совершенствованием металлических батарей из свинца началась работа над созданием элементов на основе цинка и угля, которые используются и сейчас. В 1896 году в США появляется первое промышленное производство угольных элементов. Однако ученые не оставляли попыток найти более совершенную с точки зрения эффективности пару металлов для батарейки на основе двух электродов, и в начале ХХ столетия появляются никель-кадмиевые и никель железные элементы.

Теперь, когда с начинкой батарей все стало понятнее, время подумать о надежности и компактности оболочки. Почти весь ХХ век ученые посвятили изучению и изобретению материалов для корпуса. Однако поиск новых материалов для электродов не прекращался, и сегодня существует более 30 разновидностей аккумуляторов на основе двух металлических электродов. В быту мы сталкиваемся лишь с парой-тройкой из них, и в основном — с литий-ионным элементом питания. Он имеет ряд преимуществ: заряжается намного быстрее никеле вых, дольше служит и имеет большую емкость. Пожалуй, все те недостатки, которые мы наблюдали несколько столетий, теперь учтены.

Однако помимо привычных нам батареек, содержащих те пресловутые два металлических электрода-«монеты», ученые предпринимают попытки создать батареи и аккумуляторы с другими источниками химической энергии — к примеру, растворами органических веществ. Промежуточным этапом стало создание в России в начале 2020 года первого проточно го аккумулятора.

Немного о проточных батареях

Проточные батареи — тип гальванического элемента, в котором химическая энергия появляется за счет взаимодействия двух разделенных мембраной жидких химических компонентов. Такая батарея отличается от привычной нам литий ионной даже внешне: в ней обязательно есть два бака с жидкостями-электролитами, которые с помощью насоса подаются в сосуд с мембраной. Эти жидкости в дан ном случае выступают в роли анода и катода, заменяя твердые металлические электроды. Движение электрического тока в такой батарее сопровождает ионный обмен через мембрану. Основные преимущества проточных элементов — масштабируемость и экономичность, поэтому их выгодно использовать в круп ных стационарных системах, чтобы хранить энергию. Например, они применяются в качестве топливных элементов. Различают несколько видов проточных батарей, в их числе гибридные, безмембранные и редокс-батареи. Последний тип можно перезаряжать, что также является преимуществом при использовании в промышленных масштабах. Примера ми редокс-батарей служат элементы на основе урана, серы и брома, ванадия. Однако из-за того, что бата реи со стандартными химическими компонентами обладают низкой удельной энергией и мощностью, а также из-за большого количества технических тре бований для эксплуатации на данный момент про точные батареи пользуются в промышленности не столь большим спросом, несмотря на разнообразие систем на рынке.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Ловцы ветра Ловцы ветра

Двухроторный генератор — чисто российское изобретение

Наука
«Искренность – это новая роскошь» «Искренность – это новая роскошь»

Дмитрий Брейтенбихер о том, почему банковский бизнес – это не скучно

Robb Report
Солнце над столицей Солнце над столицей

73-метровое колесо обозрения, возведенное к 850-летию Москвы, долго не простояло

Популярная механика
В Китае появляется все больше «городов без отходов» В Китае появляется все больше «городов без отходов»

Город Шэньчжэнь рассказал об итогах реализации проекта по минимизации отходов

National Geographic
Своевольные булгарии Своевольные булгарии

Булгария пачкающая — интересный и по-своему красивый сумчатый гриб

Наука и жизнь
Торнадо принес фотографию 1942 года Торнадо принес фотографию 1942 года

Кэти Постен нашла фотографию 1942 года, которую принес торнадо

National Geographic
Андроид-чемпион Андроид-чемпион

Как роботы защищают честь российского футбола

Популярная механика
«Я боюсь эскалаторов»: как преодолеть фобию «Я боюсь эскалаторов»: как преодолеть фобию

История Саши, у которой эскалаторы вызывают панический страх

Psychologies
«Чего не сделали готы, то сделали скόты» «Чего не сделали готы, то сделали скόты»

Мраморы Элджина — жемчужина коллекции Британского музея

Дилетант
Секс в обмен на бессмертие: что общего у человека и лосося Секс в обмен на бессмертие: что общего у человека и лосося

Половое размножение запускает старения и мешает нашим клеткам жить вечно

Reminder
Юрий Никулин: Вызвать смех — гордость для меня Юрий Никулин: Вызвать смех — гордость для меня

Юрий Никулин — наш любимый клоун и один из величайших комиков мира

Лиза
Чистый вкус Чистый вкус

Минимализм показывает вкус продукта как свидетельство его высокого качества

Bones
Зеленый свет: рисуем стрелки неоновым лайнером к Новому году и Рождеству Зеленый свет: рисуем стрелки неоновым лайнером к Новому году и Рождеству

Подвести глаза неоновым зеленым лайнером. Уже испугалась?

Cosmopolitan
Даня Милохин — Forbes: «Я изменился. Стал паинькой, спортсменом и зожником» Даня Милохин — Forbes: «Я изменился. Стал паинькой, спортсменом и зожником»

Даня Милохин о том, кто следит за его деньгами и почему он бросил техникум

Forbes
Artik:«Молодежь выбирает рэп» Artik:«Молодежь выбирает рэп»

Артем Умрихин: кого он ищет на смену солистке и почему надо чаще делать релизы

ЖАРА Magazine
C переменным успехом C переменным успехом

Как стилист и блогер Рената Харькова решила стать адептом виртуальной моды

Vogue
У этой каменистой экзопланеты меньше 8 часов в году У этой каменистой экзопланеты меньше 8 часов в году

Экзопланета, которая делает полный оборот вокруг своей звезды за 8 часов

National Geographic
Страшные сказки: за что актеры ненавидели режиссера Александра Роу Страшные сказки: за что актеры ненавидели режиссера Александра Роу

Когда-то режиссера Александра Роу недолюбливали и актеры, и чиновники

Cosmopolitan
Развод без девичьей фамилии: как Петр I избавлялся от своих жен Развод без девичьей фамилии: как Петр I избавлялся от своих жен

О крутом нраве Петра I ходили легенды, и все жены государя познали его гнев

Cosmopolitan
Грелка вместо объятий: как тепло помогает нам чувствовать себя в безопасности Грелка вместо объятий: как тепло помогает нам чувствовать себя в безопасности

Чтобы справиться с тревогой и страхом, достаточно… взять в руки что-то теплое

Psychologies
Поменяться местами. Чем опасны сексуальные двойные стандарты Поменяться местами. Чем опасны сексуальные двойные стандарты

Как за мужчинами и женщинами закрепились роли в сексе

СНОБ
Fast Company опубликовало четыре самые обнадеживающие технологии года Fast Company опубликовало четыре самые обнадеживающие технологии года

Fast Company собрало несколько перспективных технологических направлений

Inc.
Очарование Южного Урала Очарование Южного Урала

Челябинская область – это край древних легенд, бесконечных гор и лесов

Отдых в России
«Мы разрушители стереотипов!» «Мы разрушители стереотипов!»

Антон Лаврентьев и Алина Астровская — о своем творчестве, семье и терапии

OK!
Разбирается в финансах и бизнесе, никого не оскорбляет: что известно о новом главе VK Владимире Кириенко Разбирается в финансах и бизнесе, никого не оскорбляет: что известно о новом главе VK Владимире Кириенко

Инвестировал в стартапы, на работе в «Ростелекоме» выстраивал партнёрства

VC.RU
«Секс в большом городе» уже не тот? Образы звезд на премьере продолжения сериала «Секс в большом городе» уже не тот? Образы звезд на премьере продолжения сериала

Как менялся стиль звезд сериала «Секс в большом городе» от премьеры к премьере

Cosmopolitan
Роботы, искусственный интеллект и мир будущего: что почитать любителям фантастики Роботы, искусственный интеллект и мир будущего: что почитать любителям фантастики

Книги, в которых уже можно угадать настоящее

Playboy
66 м² 66 м²

Светлая квартира по проекту Артема и Лии Бабаянц

AD
«Советский Союз разбился о свою же антибуржуазную установку» «Советский Союз разбился о свою же антибуржуазную установку»

Мифы о распаде Советского Союза. Часть 6

Эксперт
Искусство провокации Искусство провокации

Как смотрятся работы, все время балансировавшие между эротикой и фетишизмом

Vogue
Открыть в приложении