Исследователи Университета Страны Басков предложили новый материал для производства аккумуляторных батарей – шелуху семян подсолнечника. С подробностями – научный обозреватель Николай Гринько.Фото: 123RF.com/rokotam
Мы живем в невероятно электрифицированном мире. Количество гаджетов, работающих от батарей, не поддается никаким подсчетам. Мы заряжаем смартфоны, умные часы, электронные книги, зубные щетки, аудиоколонки, автомобили и медицинские датчики. Аккумуляторы встраивают в одежду, мебель, предметы по уходу за домашними животными, посуду... Можно попытаться вспомнить предмет, в который сегодня не встраивают электронику и обнаружить, что таких осталось крайне мало: на ум приходят разве что зубочистки, и то есть некоторые сомнения.
Подавляющее большинство аккумуляторов, использующихся в современном мире, – литий-ионные. Лития на Земле довольно много, его общие мировые ресурсы оцениваются более чем в 105 миллионов тонн. Основные запасы сосредоточены в так называемом "литиевом треугольнике" в Южной Америке (Чили, Аргентина, Боливия), а также в Австралии. Но при этом добывать его достаточно сложно. Есть два основных способа: из соляных рассолов и из твердой руды. В первом случае из подземных озер выкачивают огромное количество воды, и месяцами ждут, пока она испарится, оставляя концентрат лития в виде осадка. Во втором – карьерным способом добывают породу, затем дробят и перерабатывают. Все это очень тяжело, долго, да и попросту дорого.
Фото: ehu.eus
Понятно, что ученые очень давно ищут альтернативу. В идеале было бы неплохо найти способ, позволяющий производить аккумуляторы из мусора, валяющегося под ногами, да еще и так, чтобы после попадания на свалку они сами распадались на безвредные компоненты. Удивительно, но ученым из Страны басков это, кажется, удалось!
Исследователи из группы материаловедения и твердотельной электроники опубликовали статью, в которой описали новый вид батарей из биомассы. Вообще, это не самый новый тренд: вот уже десяток лет продолжаются попытки создать натриево-ионные аккумуляторы. Все дело в том, что натрия на Земле невероятно много. Правда, в чистом виде он почти не встречается, но в виде соединений натрий находится на шестом месте по распространенности среди всех элементов. Его так много, что даже в среднем человеке содержится примерно 100 граммов. В различных биологических отходах его тоже достаточно, поэтому ученые вот уже пару пятилеток пытаются сконструировать батарейки из кофейной гущи, соломы, виноградных косточек, кукурузных початков и капустных кочерыжек – и все это не шутки, а серьезные исследования.
Фото: ehu.eus
Как вообще это возможно? Любые батареи состоят из катода, анода и электролита, который позволяет заряду перемещаться от одного полюса к другому, генерируя электрический ток. Для анода и катода используют цинк, медь, сложные оксиды металлов и так далее. А для натрий-ионных батарей в качестве анода можно использовать графит – проще говоря, углерод, который получается добыть и из биоотходов.
Протестировав огромное количество разной биомассы, исследовали пришли к выводу, что лучше всего для этого подходит шелуха подсолнечных семян. На их основе можно делать аккумуляторы, которые способны накапливать достаточное количество энергии и выдерживать до тысячи циклов перезарядки. Правда, пока ученые смогли сделать лишь небольшие батарейки, которыми получится питать разве что кварцевые часы. Поэтому теперь их главная задача – масштабировать технологию, чтобы производить большие батареи.
Фото: образцы, работающие от биобатареи. Ehu.eus
Возможно, когда-нибудь семечки, продающиеся в любом супермаркете (точнее, их шелуха), станут главным сырьем для аккумуляторных заводов. Кстати, в России наверняка найдутся регионы, способные стать буквально мировыми монополистами по поставкам этого материала.
Хотя...
Гринько Николай