Когда-нибудь автомобили будут исключительно электрическими и проблема загрязнения воздуха выхлопными газами исчезнет. Так около ста лет назад развитие транспорта с двигателями внутреннего сгорания убрало слой конского навоза с городских дорог. Это «когда-нибудь» могло бы наступить в самое ближайшее время, если бы производство аккумуляторов не было таким «грязным» и дорогим, это же касается и переработки использованных устройств.
В статье, опубликованной 1 сентября в журнале Matter, сообщается о прототипе цинковой батареи с биоразлагаемым электролитом из (внезапно) панцирей крабов или креветок.
«Производится и потребляется огромное количество батарей, что повышает вероятность экологических проблем, — говорит ведущий автор исследования Лянбин Ху (Liangbing Hu). — Например, полипропиленовые и поликарбонатные сепараторы, которые широко используются в литий-ионных батареях, разлагаются сотни или тысячи лет и увеличивают нагрузку на окружающую среду».
В батареях используется электролит для перемещения ионов между положительно и отрицательно заряженными клеммами. Электролитом может быть жидкость, паста или гель, и во многих батареях для этой функции используются легковоспламеняющиеся (помните скандалы с горящими смартфонами?) или агрессивные химические вещества. В новой батарее используется гелевый электролит, изготовленный из биологического материала — хитозана.
«Хитозан — это производный продукт хитина. Хитин имеет много источников, включая клеточные стенки грибов, экзоскелеты ракообразных и клювы кальмаров, — говорит Ху. — Наиболее распространённым источником хитозана являются экзоскелеты ракообразных, включая крабов, креветок и омаров, которые можно легко получить из отходов морепродуктов. Вы можете найти его у себя на столе».
Биоразлагаемость электролита означает, что около двух третей будущей батареи может быть разрушено микробами — опыты показали, что хитозановый электролит полностью разрушился в течение пяти месяцев. При этом остаётся металлический компонент (в данном случае цинк), и его можно переработать и использовать повторно.
«Цинка в земной коре больше, чем лития, — добавляет Ху. — В целом хорошо спроектированные цинковые батареи дешевле и безопаснее».
Прототип цинково-хитозанового аккумулятора показал энергоэффективность 99,7% после 1000 циклов автономной работы, что делает его жизнеспособным вариантом для хранения энергии, вырабатываемой ветряками и солнечными панелями.
Ху и команда надеются продолжить работу над тем, чтобы сделать батареи ещё более экологически безопасными, включая процесс их производства.
«Я надеюсь, что в будущем все компоненты в батареях будут биоразлагаемыми, — говорит Ху. — Безопасным будет не только сам материал, но и производственный процесс».
