Учените намериха начин да се справят с дендритите в цинковите батерии

Учените намериха начин да се справят с дендритите в цинковите батерии

Едновременно с развитието на възобновяемата енергетика расте необходимостта от големи хранилища на електрическа енергия. За прехода към въглеродно неутрална икономика, за който говорят лидерите на развитите страни, е необходимо да се намери начин за акумулиране на електроенергията получена от слънчевите или вятърните електроцентрали, която да се запази в рамките на няколко часа или дни, а след това да се подаде към стандартната електрическа мрежа. Литиево-йонните акумулаторни батерии са прекалено скъпи и не са толкова дълготрайни за тази цел. За разлика от цинковите.

Цинкът е нетоксичен, евтин и много разпространен метал. Цинковите батерии се използват от десетки години, но наскоро се появиха и цинкови акумулаторни батерии, само че техният капацитет е доста ограничен. Ето защо учените работят върху нов вид от тези батерии – цинково-въздушните батерии.

В тези батерии се използва електролит на водна основа, в който са добавени капки от калиев хидроксид или друг алкален материал. Цинковият анод, както и катодът са отделени от електролита най-често чрез порест въглерод. По време на разреждането кислородът във въздуха влиза в реакция с водата при катода, като образува хидроксидни йони, които мигрират към анода, където влизат в реакция с цинка и накрая се създава цинков оксид. При тази реакция се отделят електрони, които се движат от анода към катода чрез външната верига, която захранва някакво устройство. При зареждането направлението на потока се променя.

Но при обратния процес цинковите акумулаторни батерии работят по-зле. Малките грапавини и неравномерности на повърхността на анода повишават интензивността на електрическото поле в определени точки, което води до натрупване на цинк. Този цикъл се повтаря, като в крайна сметка започват да се формират дендрити, които след време предизвикват късо съединение. Водата в електролита също може да предизвика проблеми, разделяйки се на кислород и водород, което може да доведе до взрива на този захранващ елемент.

Специалистите от университета на Мериленд, САЩ, намериха начин да се избавят от възникването на дендрити в цинковите батерии добавяйки в електролита соли на флуора. По време на реакцията около анода се образува твърда бариера от цинк и флуор, която не пречи на преминаването на йоните по време на зареждането и разреждането, но не позволява на дендритите да растат, като едновременно с това отблъсква водните молекули и не им дава възможност да се приближат до анода.

Новата батерия има някои недостатъци. Основният от тях е, че цинковата батерия с течение на времето бавно и самостоятелно се разрежда. За да се справят с този проблем, учените добавят в катода катализатор, който ускорява реакцията между кислорода и водата.



Източник: www.kaldata.com