 Могут ли грибы портабеллы остановить батареи сотового телефона от деградации в течение долгого времени? Исследователи из Университета Калифорнии считают, что да.
Они создали новый тип анода литий-ионного аккумулятора с помощью грибом портабеллы, которые стоят недорого, являются экологически чистыми и легко производимыми. В настоящее время стандартом для анодов литиево-ионных батарей является синтетический графит, который поставляется с высокой стоимостью изготовления, потому что он требует утомительных процессов очистки и подготовки, которые также вредны для окружающей среды.
С ожидаемым увеличением батарей, необходимых для электрических транспортных средств и электроники, необходим дешевый и устойчивый источник для замены графита. Использование биомассы, биологического материала от живых или недавно живших организмов, в качестве замены для графита, привлекло внимание недавнее из-за ее высокого содержания углерода, низкой стоимости и экологичности.
Инженеров привлекли грибы в качестве желаемой биомассы, так как предыдущие исследования установили, что они являются высоко пористыми и имеют много небольших пространств для прохода жидкости или воздуха. Это пористость важна для батарей, потому что она создает больше пространства для хранения и передачи энергии - критического компонента улучшения работы аккумулятора.
Кроме того, высокая концентрация солей калия в грибах компенсирует увеличенный электролитно-активный материал с течением времени путем активации большего числа пор, постепенно увеличивая его емкость.
Обычный анод позволяет литий полностью проходить к большей часть материала в течение первых нескольких циклов, и емкость исчезает при моменте повреждения электрода. Технология грибного анода может, с некоторой оптимизацией, заменить графитовые аноды.
С подобными материалами для батарей будущие мобильные телефоны станут иметь увеличение времени работы после многих применений вместо снижения, в связи с очевидной активизации слепых пор в углеродных архитектурах по мере того, как батарея заряжается и разряжается снова и снова.
Наноуглеродные архитектуры, полученные из таких биологических материалов, как грибы можно считать зеленой и устойчивой альтернативой графитовых анодов. Нано-лентовидные архитектуры при термообработке преобразуются в взаимосвязанную пористую сетевую архитектуру, которая имеет важное значение для электродов батарей, потому что такие архитектуры обладают очень большой площадью поверхности для хранения энергии - критического компонента для улучшения работы аккумулятора.
Одна из проблем с обычными атомами углерода, такими, как графит, заключается в том, что они обычно получаются из химических веществ, таких как кислоты и активируемые базы, которые не являются экологически чистыми. Таким образом, исследователи ориентировались на естественно полученные атомы углерода, такие как кожа из шляпок грибов портабеллы, для изготовления батареи.
Ожидается, что почти 900000 тонн природного сырья графита будут необходимы для изготовления анода почти шести миллионов электрических автомобилей, которые по прогнозам, будут построен к 2020 году. Для этой цели графит необходимо обработать агрессивными химикатами, в том числе плавиковой и серной кислотой, что приведет к появлению большого количества опасных отходов. Европейский Союз предполагает, что этот процесс будет неустойчивым в будущем.
|
