Экологически чистые батареи можно сделать из листьев
Общеизвестно, что обычный лимон или даже картофель можно превратить в батарейку, однако на сей раз американские учёные пошли дальше. Они создали батарею из дубового листа и небольшого количества натрия.
В отличие от фруктовой или овощной версии, такой аккумулятор невозможно изготовить в домашних условиях. Листья надо нагревать при температуре в тысячу градусов по Цельсию в течение часа (тогда все побочные вещества выгорают, и остаётся только углерод).
Технология была разработана специалистами факультета материаловедения и инженерии Мэрилендского университета. Исследователи использовали обугленные дубовые листы, которые затем покрыли натрием – мягким серебристо-белым и очень химически активным металлом. Он использовался в качества отрицательного полюса батареи, или анода.
"Сухих листьев очень много, и всё, что мы сделали, – собрали их с земли здесь, на территории университетского кампуса, – рассказывает один из авторов работа Хунбянь Ли (Hongbian Li). – Ряд исследований показал, что можно использовать самые различные материалы, дынные корки, банановую кожуру, торф, однако листья – самый легкодоступный вариант".
Большинство аккумуляторов в настоящее время изготавливаются с использованием лития, однако исследователи стремятся разрабатывать новые аккумуляторы на основе натрия, так как он способен "вмещать" больший заряд (но при этом выдерживает меньше циклов зарядки-разрядки).
Ещё одна проблема: экспертам до сих пор не удавалось найти анодный материал, который был бы совместимым с натрием, а также прост и экономичен в производстве.
Теперь же исследователи из Мэриленда нагрели лист для того, чтобы оставить только базовую углеродную структуру. На нижней стороне листа остались поры, используемые листом для поглощения воды. В данном случае они пригодились для поглощения натриевого электролита, несущего электрический заряд. Верхние слои углерода, которые делали листья жёстче, превратились в нанострутурированный углерод, поглощающий натрий.
По мнению учёных, естественная форма листа идеально соответствует потребностям батареи – низкая площадь поверхности с минимумом дефектов, множество близко расположенных мелких структур, внутренние структуры необходимого размера и форма, которая подходит для впитывания электролита. В целом, лист предназначен природой для хранения энергии и её последующего использования.
В настоящее время учёные не строят планов по коммерциализации технологии, однако они полагают, что их разработка – первый шаг к созданию экологически чистых аккумуляторов.
