Prąd z kontaktu z powietrzem

Powietrze jest bogate w tlen, a tlen bierze udział w reakcjach redox – naprzemiennym utlenianiu i redukcji. Kiedy jakiś materiał się utlenia, to traci swoje elektrony, a gdy się redukuje – to je przyjmuje. Skoro prąd to nic innego jak przepływ elektronów, to czy dałoby się wykorzystać ten proces do produkcji energii elektrycznej?

Owszem. W trakcie pracy standardowej baterii materiał na katodzie ulega stopniowej redukcji, a ten na anodzie – utlenieniu. Gdyby udało się przeprowadzić reakcję redox między katodą a powietrzem, uległaby ona reoksydacji i bateria by się naładowała. Nie jest to jednak proste – potencjał redox pomiędzy tlenem a katodą metaliczną jest bardzo niski. Aby usprawnić ten proces, naukowcy szukają nowych materiałów do produkcji katody. Jedną z propozycji są tzw. szkielety organiczne – rozbudowane struktury krystaliczne o bardzo dużej porowatości. Taka budowa zapewnia dobry kontakt z powietrzem, a ponadto daje się łatwo modyfikować, by dostosować właściwości szkieletów pod konkretne zastosowania.

Autorzy artykułu z „Advanced Materials” użyli katody wykonanej ze szkieletów organicznych w baterii cynkowej. I ładowanie powietrzem się powiodło. Po czterech godzinach bateria osiągała co prawda taki poziom jak zwykła po niespełna dwóch i nie uzyskiwała tak wysokiego napięcia. Proces był na tyle stabilny, że udało się przeprowadzić 18 tys. cykli ładowania. A po nich bateria straciła jedynie 2 proc. swojej oryginalnej pojemności. Okazało się także, że w trakcie pracy cynk zaczyna tworzyć kompleksy z cząsteczkami szkielety organicznego, które wspierają reakcję. Wydajność wyrażona jako stosunek pojemności samoładowania do pojemności samej baterii wyniosła 97 proc. Jest to jeden z najwyższych wyników, jeśli chodzi o baterie samoładujące.

Ze względu na owe cztery godziny, raczej nie oznacza to rychłej rewolucji. Wyniki są jednak na tyle obiecujące, że być może zainspirują innych badaczy i przyspieszą rozwój tej gałęzi energetyki.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.