Растущий спрос на возобновляемые источники энергии и электромобили вызывает высокий спрос на аккумуляторы, которые хранят выработанную энергию и приводят в действие двигатели. Но батареи, лежащие в основе этих решений в области устойчивого развития, сами по себе не всегда являются устойчивыми. В статье, опубликованной 1 сентября в журнале Matter , ученые создают цинковую батарею с биоразлагаемым электролитом из неожиданного источника — крабовых панцирей.

«Большое количество батарей производится и потребляется, что повышает вероятность экологических проблем», — говорит ведущий автор Лянбинг Ху, директор Центра инновационных материалов Университета Мэриленда. «Например, полипропиленовые и поликарбонатные сепараторы, которые широко используются в литий-ионных батареях, разлагаются сотни или тысячи лет и увеличивают нагрузку на окружающую среду».

Батареи используют электролит для перемещения ионов между положительно и отрицательно заряженными контактами. Электролит может быть жидкостью, пастой или гелем, и во многих батареях для этой функции используются легковоспламеняющиеся или вызывающие коррозию химические вещества. В этой новой батарее, которая может накапливать энергию от крупномасштабных ветряных и солнечных источников, используется гелевый электролит, изготовленный из биологического материала, называемого хитозаном.

«Хитозан является производным продуктом хитина. Хитин имеет множество источников, включая клеточные стенки грибов, экзоскелеты ракообразных и ручки кальмаров», — говорит Ху. «Наиболее распространенным источником хитозана являются экзоскелеты ракообразных, в том числе крабов, креветок и омаров, которые можно легко получить из отходов морепродуктов. Вы можете найти его на своем столе».

Биоразлагаемый электролит означает, что около двух третей батареи могут быть разрушены микробами — этот хитозановый электролит полностью разрушился в течение пяти месяцев. Это оставляет после себя металлический компонент, в данном случае цинк, а не свинец или литий, который можно было бы переработать.

«Цинка в земной коре больше, чем лития», — говорит Ху. «Вообще говоря, хорошо разработанные цинковые батареи дешевле и безопаснее». Эта батарея из цинка и хитозана имеет энергоэффективность 99,7% после 1000 циклов работы от батареи, что делает ее жизнеспособным вариантом для хранения энергии, вырабатываемой ветром и солнцем, для передачи в электрические сети.

Ху и его команда надеются продолжить работу над тем, чтобы сделать аккумуляторы еще более экологичными, включая производственный процесс. «Я надеюсь, что в будущем все компоненты аккумуляторов будут биоразлагаемыми», — говорит Ху. «Не только сам материал, но и процесс изготовления биоматериалов».