Ідея Едісона через 125 років: нікель-залізний акумулятор, який витримує 12 000 циклів заряду-розряду

Дослідники з UCLA переосмислили забуту технологію початку XX століття. Вчені розробили прототип нікель-залізного акумулятора, що швидко заряджається та здатний послужити багато років без суттєвої деградації.

Нікель-залізна акумуляторна батарея не є новинкою. Її придумали на початку 1900-х років, коли електромобілі кількісно переважали бензинові. Томас Едісон намагався вдосконалити цю технологію, щоб збільшити запас ходу зі 30 до 100 миль. Проте її витіснили двигуни внутрішнього згоряння. Головна проблема таких акумуляторів, яку не могли вирішити більш ніж 100 років, полягала у низький провідності.

Що запропонували сучасні дослідники?

Рішення полягає в радикальному зменшенні розміру активних частинок. Технологія використовує наноскупчення нікелю та заліза розміром менше 5 нанометрів, щоб майже кожен атом брав участь у хімічній реакції, а іони долали значно коротший шлях між електродами.

Дослідники використовували білки, отримані з яловичини, як шаблони для вирощування металевих кластерів. Суміш білків з оксидом графену перегрівали у воді, а потім запікали за високих температур. Процес перетворював білки на вуглець і вбудовував наноскупчення нікелю та заліза в структуру. У результаті утворюється аерогель, що на 99% складається з повітря, надзвичайно пориста структура з величезною площею поверхні для хімічних реакцій.

Наразі команда досліджує можливість заміни білків тваринного походження на природні полімери, доступніші для промислового виробництва.

Де можна буде використовувати нікель-залізні акумулятори?

Дослідники очікують, що технологія знайде застосування для стабілізації енергомереж і згладжування нестабільного виробництва відновлюваних джерел енергії.

Завдяки надшвидкому відгуку та виключній довговічності такий акумулятор може накопичувати надлишок сонячної електроенергії вдень і повертати її в мережу вночі, а також використовуватися для резервного живлення критичної інфраструктури.

Але поки що ця технологія не досягає енергетичної щільності літієвих акумуляторів. Тож у портативній електроніці чи електромобілях вона навряд чи складе їм конкуренцію у найближчій перспективі.