Альтернативную энергию сохранят в краске, светящейся в темноте

В сравнении с литиево-ионными батареями, BODIPY-аккумуляторы станут более удобными, эффективными и экологически безопасными.

Фото Douglas Levere.

В экспериментах использовался растворитель ацетонитрил (нитрил уксусной кислоты). Справа - красные кристаллы BODIPY.

Фото Douglas Levere.

Аккумуляторы на основе BODIPY продемонстрировали эффективность даже после сотни циклов зарядки/разрядки. Это не так много по сравнению с существующими на рынке (10 тысяч циклов), однако достаточно для демонстрации работоспособности технологии.

Фото Douglas Levere.

Ряд климатических и экологических проблем, начиная с повышения уровня Мирового океана и заканчивая ростом уровня углекислого газа в атмосфере, заставляет учёных развивать сферу альтернативной энергетики. Но если методы получения и применения такой энергии совершенствуются с каждым годом, то вопрос о хранении собранного остаётся открытым, ведь существующие аккумуляторы не совсем пригодны для подобных целей.

Команда исследователей из Университета в Буффало предложила свой оригинальный метод: хранить энергию в краске. Не малярной, конечно, а люминесцентной. В ходе исследований они обнаружили необычные свойства флуоресцентного красителя BODIPY (абрревиатура расшифровывается как boron-dipyrromethene).

Сегодня красители этого класса применяются во многих отраслях, однако некоторые его свойства оставались до недавнего времени неизвестными. И вот оказалось, что, во-первых, эта краска, выступая в качестве жидкого элетролита, способна хранить электроны, а во-вторых, принимать участие в их передаче (таким образом они получили проточный редокс-аккумулятор).

Кстати, сама технология была изначально разработана в НАСА для космических аппаратов, но в ведомстве в конце концов нашли лучшее решение для батарей космических аппаратов.

Аккумуляторы на основе BODIPY продемонстрировали эффективность даже после сотни циклов зарядки/разрядки. Это не так много по сравнению с существующими на рынке (10 тысяч циклов), однако достаточно для демонстрации работоспособности технологии.

Предполагается, что новое поколение аккумуляторов "для обычной жизни" будет не только сохранять максимум энергии, но и станет более безопасным в экологическом отношении, а также для людей (ведь привычные батареи иногда взрываются при нарушении герметичности корпуса). Новые же просто протекут, уточняется в пресс-релизе.

"Поскольку мир становится всё более зависим от альтернативных источников энергии, одним из главнейших вопросов у нас является, как мы сохраним энергию? Что делать, когда солнце садится или когда ветер прекращается?, — говорит ведущий исследователь Тимоти Кук (Timothy Cook). — Все эти источники непостоянны, поэтому нам нужны аккумуляторные системы, которые смогут хранить достаточно энергии для питания среднего дома ночью или в безветренную погоду".

В ходе экспериментов команда растворяла кристаллы порошкового красителя BODIPY и неоднократно заряжала и разряжала полученную "краску". Всего было проведено 100 таких циклов зарядки-разрядки. При этом смесь сохраняла и передавала электроны на протяжении всего этого времени без потерь, и авторы заключили в итоге, что BODIPY-батареи смогут генерировать около 2,3 вольт (другие химические вещества в тех же опытах показывали результаты в несколько раз хуже).

 

Правда, эксперименты ещё не закончены и технология находится в зачаточном состоянии, признаются учёные. Одним из главных недостатков сейчас остаётся размер батарей: чтобы обеспечить энергией среднестатистический дом на одну семью, потребуется около пяти тысяч литров такой химической смеси. Сейчас инженеры работают над методами концентрирования вещества, чтобы аккумулятор размером примерно с холодильник вмещал в себя хотя бы 600 тысяч литров "краски".

Свою работу авторы опубликовали в специализированном издании ChemSusChem.

Напомним, что ранее мы рассказывали об анодах для аккумуляторов из лесных грибов, а также об экологически чистых батареях из листьев. Кроме того, разработан аккумулятор, способный при низких температурах зарядить себя сам.