Збільшення попиту на відновлювані джерела енергії та електромобілі викликає високий попит на акумулятори, які накопичують вироблену енергію та живлять двигуни. Але батареї, що стоять за цими екологічними рішеннями, самі по собі не завжди є екологічними. У статті, опублікованій 1 вересня в журналі Matter, вчені створюють цинкову батарею з біорозкладаним електролітом з несподіваного джерела — панцирів крабів.
«Виробляється і споживається величезна кількість батарей, що підвищує ймовірність екологічних проблем», — говорить провідний автор Лянбін Ху, директор Центру інноваційних матеріалів Університету Меріленда. «Наприклад, поліпропіленові та полікарбонатні сепаратори, які широко використовуються в літій-іонних батареях, розкладаються сотні або тисячі років і створюють навантаження на навколишнє середовище».
Батареї використовують електроліт для переміщення іонів вперед і назад між позитивно та негативно зарядженими клемами. Електроліт може бути рідиною, пастою або гелем, і в багатьох акумуляторах для цієї функції використовуються легкозаймисті або корозійні хімікати. Ця нова батарея, яка може зберігати енергію від великомасштабних вітрових і сонячних джерел, використовує гелевий електроліт, виготовлений з біологічного матеріалу під назвою хітозан.
«Хітозан є похідним продуктом хітину. Хітин має багато джерел, включаючи клітинні стінки грибів, екзоскелети ракоподібних і ручки кальмарів», — говорить Ху. «Найпоширенішим джерелом хітозану є екзоскелети ракоподібних, включаючи крабів, креветок і омарів, які можна легко отримати з відходів морепродуктів. Ви можете знайти його на своєму столі».
Біорозкладаний електроліт означає, що приблизно дві третини батареї можуть бути розбиті мікробами – цей хітозановий електроліт повністю розпався протягом п’яти місяців. Це залишає позаду металевий компонент, у цьому випадку цинк, а не свинець чи літій, який можна було б переробити.
«Цинку в земній корі більше, ніж літію», — каже Ху. «Загалом, добре розроблені цинкові батареї дешевші та безпечніші». Ця батарея з цинку та хітозану має енергоефективність 99,7% після 1000 циклів роботи батареї, що робить її життєздатним варіантом для зберігання енергії, виробленої вітром і сонцем, для передачі в електромережі.
Ху та його команда сподіваються продовжити працювати над тим, щоб зробити акумулятори ще більш екологічними, включаючи виробничий процес. «Я сподіваюся, що в майбутньому всі компоненти батарей будуть біологічно розкладаними», — говорить Ху. «Не тільки сам матеріал, але й процес виготовлення біоматеріалів». Джерело