Вода может стать основой для будущих недорогих аккумуляторных батарей. Экспериментаторам Швейцарского научно-исследовательского института Empa удалось удвоить электрохимическую стабильность воды благодаря специальному солевому раствору.
Преимущества батареи на основе воды очевидны: материал недорогой, повсюду доступный, не горит и может проводить ионы. Однако у воды есть существенный недостаток - химическая стабильность только до разности напряжений 1,23 V. Водяной элемент обеспечивает в три раза меньшее напряжение, чем литиево-ионный с 3,7 V.
Для применения в электромобилях водяная батарейка не подходит. Но она может представлять интерес для стационарного использования, так как ученые из Empa нашли способ решить эту проблему.
Как сообщают исследователи, солевой электролит в батарее должен быть жидким, но при этом настолько сильно концентрированным, чтобы в нем не было лишней воды. Для своих экспериментов Рубен-Саймон Кюнель (Ruben-Simon Kühnel) и Давид Ребер (David Reber) использовали специальную натриевую соль Natrium-FSI.
Эта соль прекрасно растворяется в воде: всего семь граммов Natrium-FSI на один грамм воды обеспечивают прозрачный солевой раствор. В этой жидкости все молекулы воды группируются вокруг положительно заряженных катионов натрия в гидратной оболочке и почти нет свободных молекул воды.
Экспериментаторы обнаружили, что этот солевой раствор имеет электрохимическую стабильность до 2.6 V - почти в два раза больше, чем другие водные электролиты. «Это открытие может стать ключом к дешевым и безопасным батареям», - пишут авторы статьи. Недорогим, потому что натриевые FSI-элементы менее опасны и поэтому их легче создавать, чем известные литий-ионные батареи.
Система уже успешно пережила серию циклов зарядки и разрядки в лаборатории, сообщают Кюнель и Ребер в журнале ACS Energy Letters. Однако они протестировали в сравнении со стандартным электродом поотдельности аноды и катоды своей опытной батареи. На следующем этапе оба полуэлемента объединят.
