Дослідники з Університету Суррея зробили відкриття, яке може змінити уявлення про майбутні акумулятори. Виявилося, що вода, яку зазвичай видаляють під час виробництва батарей, іноді не шкодить, а навпаки — значно покращує їхню роботу.
У центрі дослідження опинився матеріал на основі натрію та ванадію — один із перспективних кандидатів для створення натрій-іонних акумуляторів. Такі батареї вважаються дешевшою й екологічнішою альтернативою літій-іонним, адже натрій набагато поширеніший у природі й міститься навіть у морській воді.
Зазвичай виробники нагрівають подібні матеріали, щоб видалити вбудовані молекули води. Науковці вирішили перевірити, що станеться, якщо цього не робити. Результат здивував навіть самих авторів роботи: гідратований матеріал накопичував майже вдвічі більше заряду, швидше заряджався та залишався стабільним після понад 400 циклів заряджання.
Неочікуваний бонус — очищення морської води
Найцікавіше почалося, коли матеріал протестували в солоній воді. Попри складні умови, він не лише продовжив працювати, а й почав витягувати з води іони натрію та хлору — основні компоненти кухонної солі.
Фактично батарея частково виконувала функцію системи опріснення. Такий підхід називається електрохімічним опрісненням: електричні процеси змушують солоні частинки переходити до електродів, а вода стає менш солоною.
У дослідженні, опублікованому в журналі Journal of Materials Chemistry A, автори дослідження вважають, що в далекій перспективі це може привести до створення систем, які одночасно зберігатимуть енергію від сонячних панелей чи вітрових електростанцій і вироблятимуть прісну воду з морської.
Чому це важливо
Сьогодні літій-іонні батареї залишаються стандартом для смартфонів, ноутбуків і електромобілів, але їхнє виробництво потребує дорогих і не завжди екологічних матеріалів. Натрій дешевший, доступніший і краще підходить для масштабних систем зберігання енергії.
Крім того, новий підхід може спростити виробництво: замість додаткового етапу видалення води виробники потенційно зможуть залишати її в матеріалі та одночасно отримувати кращі характеристики акумулятора.
Поки що технологія перебуває на ранній стадії, і до комерційного використання ще далеко. Але дослідження показує, що іноді справжній прорив народжується не з ускладнення конструкції, а з перегляду старого правила — у цьому випадку правила про те, що вода в батареї завжди є ворогом.