Безвредные для планеты протонные батареи присоединяются к списку литий-ионных альтернатив

Исследователи из UNSW Sydney успешно создали новую органическую протонную батарею. В основе батареи лежит недавно синтезированное органическое соединение, известное как тетрааминобензохинон (TABQ). Исследователи очень рады тому, что батарея представляет собой жизнеспособную и устойчивую альтернативу нынешнему литиевому стандарту и имеет ряд преимуществ перед старыми технологиями.

Одно из основных преимуществ протонных батарей перед литий-ионными заключается в том, что они не зависят от лития. Литий - ограниченный ресурс, и он не доступен по всему миру, что часто приводит к проблемам с поставками и торговлей. Кроме того, литий опасен при неправильном обращении и имеет репутацию вещества, которое трудно переработать. Вместо этого в протонной батарее используется TABQ, молекулярно модифицированная версия тетрахлор-бензохинона или TCBQ. TCBQ уже известен и используется в качестве электродного материала, но он недостаточно эффективен для выполнения того, что делает батарея, т.е. хранения химической энергии и преобразования ее в электрическую. К счастью для исследователей, TCBQ является идеальной отправной точкой для TABQ, поскольку его структура гораздо лучше подходит для удержания протонов.

Как и другие батареи, протонные батареи преобразуют химическую энергию в электрическую с помощью анода и катода. Для этих протонных батарей в качестве анода используется TABQ, так как он способен хорошо удерживать протоны, а в качестве катода - TCBQ. Между ними исследователи использовали воду, чтобы облегчить перенос протонов. Вода также является значительным преимуществом по сравнению с литием, поскольку вода не так легко воспламеняется, в отличие от легко воспламеняющейся литиевой соли, используемой в литий-ионных батареях. Кроме того, вода эффективно помогает в потере и наборе электронов между двумя материалами, что также известно как окислительно-восстановительная реакция, которая в конечном итоге и обеспечивает работу батареи.

Первые испытания батареи оказались многообещающими. Исследователи успешно протестировали батарею в течение 3 500 циклов зарядки, и она продемонстрировала ряд положительных качеств. Он обладает высокой емкостью и большой мощностью благодаря способности TABQ и его сродству к протонам. Протоны обладают преимуществом быстрого перемещения, что означает более быстрое время зарядки и использование воды, что делает батарею гораздо более безопасной, чем литий-ионная. Хотя синтез TABQ в настоящее время не является дешевым, он гарантирует, что производители смогут изготавливать такие батареи из органических материалов, которые в изобилии имеются в продаже. Будем надеяться, что такие захватывающие и многообещающие результаты ускорят развитие этой мощной и экологичной технологии.