Альтернатива платине: новый катализатор для аккумуляторов будущего

Исследователи из Университета Тохоку (Япония) совершили прорыв в области энергетики, создав инновационный катализатор на основе железа. Это решение способно кардинально улучшить характеристики цинк-воздушных аккумуляторов, делая их серьезным конкурентом литий-ионным аналогам за счет своей безопасности, ценовой доступности и экологичности материалов.

Принцип работы цинк-воздушных батарей основан на использовании кислорода из атмосферы в качестве активного компонента, что позволяет достичь высокой энергоемкости при минимизации производственных затрат. Цинк — ресурс распространенный и недорогой, что выгодно отличает его от лития.

Ранее главным препятствием для массового внедрения этой технологии была необходимость ускорения реакции восстановления кислорода. Для этого традиционно требовались дорогостоящие драгметаллы, такие как платина, что делало производство экономически нецелесообразным.

Японские ученые нашли элегантное решение, сделав ставку на оксид железа (Fe₂O₃) — стабильный и доступный материал. Однако сам по себе оксид железа недостаточно эффективен, так как склонен «отравляться» гидроксильными группами. Чтобы устранить этот дефект, команда создала уникальный гетероструктурный интерфейс, соединив оксид железа с оксидом самария (Sm₂O₃). Такая модификация позволила оптимизировать взаимодействие с молекулами и высвобождать продукты реакции без задержек, обеспечив высокую каталитическую активность и долговечность материала.

Эффективность разработки была подтверждена на практике: прототипы цинк-воздушных элементов успешно справились с питанием светодиодов и обеспечили полный цикл зарядки смартфона, продемонстрировав при этом превосходную стабильность в течение множества циклов заряда-разряда.

Профессор Хао Ли, возглавляющий исследование, подчеркивает, что данная технология применима как к классическим жидкостным аккумуляторам, так и к инновационным гибким твердотельным накопителям энергии.

При условии успешного промышленного масштабирования, эти аккумуляторы могут найти применение повсеместно: от мобильных гаджетов и носимых устройств до масштабных хранилищ для объектов альтернативной энергетики. В будущем коллектив ученых намерен адаптировать этот метод для других энергетических систем, стремясь создать более надежные и экологически чистые альтернативы существующим технологиям накопления энергии.

Источник: iXBT