Батареї без дорогих металів: учені знайшли несподівану заміну

Фото: ChatGPT

Акумулятори на основі літію та CO₂ поки що залишаються експериментальною технологією. Теоретично вони здатні зберігати більше енергії за тієї самої маси, однак до практичного використання ще далеко: сучасні літій-іонні батареї наразі надійніші й мають довший термін служби.

Чому науковці шукають заміну дорогим каталізаторам

Щоб батарея ефективно заряджалася й віддавала енергію, потрібен каталізатор — речовина, яка прискорює хімічні реакції всередині елемента живлення. За попередніми дослідженнями, найкращі результати зазвичай давали платина, рутеній та іридій. Проте ці метали дорогі й рідкісні, тож їх використання ускладнило б масштабування технології.

Команда Університету Суррея натомість випробувала доступніші сполуки заліза та молібдену. Науковці змінювали як склад матеріалу, так і температуру його обробки, щоб з’ясувати, як ці параметри впливають на роботу батареї. Такий підхід дає змогу визначити, які саме властивості каталізатора найсильніше позначаються на результаті.

Що показали лабораторні випробування

Найкраще спрацював каталізатор, який нагріли до 500 °C. Після такої обробки в його складі утворилися оксид молібдену та фосфат заліза. Цей зразок забезпечив майже вчетверо вищу ємність під час розряджання, ніж контрольний матеріал без подібної модифікації. Після розряджання батарея змогла повернути близько 93% заряду.

У лабораторії елемент пройшов 92 цикли. Кожен із них передбачав лише обмежену частину заряджання, тому цей результат не можна прямо прирівнювати до тривалого ресурсу готового акумулятора. Для оцінки реального терміну служби знадобилися б значно довші випробування. Водночас експеримент показує, що дешевші каталізатори можуть допомогти керувати реакціями в батареї, але не доводить її готовності до масового виробництва.

До практичного акумулятора ще далеко

Системи літій-CO₂ привертають увагу потенційно високою питомою енергією, але їх потрібно перевірити на довговічність, стабільність і роботу за різних умов. Окреме завдання — зрозуміти, як матеріали поводитимуться в більших елементах, а не лише в невеликих лабораторних зразках.

Тож відкриття не означає, що батареї з вуглекислим газом найближчим часом замінять звичні акумулятори. Воно пропонує один із можливих шляхів зменшити залежність від рідкісних металів на ранньому етапі розробки. Наступні дослідження мають показати, чи збережуть каталізатори ефективність у довших циклах і чи можна буде виготовляти їх у промисловому масштабі.

Джерело: psm7.com