В эпоху активного перехода к низкоуглеродной экономике вопрос эффективного хранения экологически чистой энергии приобретает первостепенное значение. Существующие литий-ионные батареи, которые сегодня доминируют на рынке электромобилей и систем накопления возобновляемой энергии, сталкиваются с фундаментальными ограничениями.
Основные недостатки литий-ионных технологий включают высокую стоимость, ограниченный срок службы и недостаточную энергоёмкость для масштабных применений.
Перспективы воздушно-металлических аккумуляторов
Воздушно-металлические батареи рассматриваются как перспективная альтернатива литий-ионным системам благодаря их потенциально более высокой энергоёмкости. Эти устройства демонстрируют значительный потенциал для применения в:
- электромобилях нового поколения;
- аэрокосмической отрасли;
- системах хранения энергии из возобновляемых источников.
Однако их массовое внедрение сдерживается проблемой медленных кислородных реакций, приводящих к потерям энергии и сокращению срока службы.
Инновационное решение от Университета Монаша
Исследователи из Университета Монаша разработали революционный катализатор CoFe-2DSA, способный преодолеть ключевые ограничения воздушно-металлических технологий.
Новый катализатор представляет собой двухметаллическую одноатомную структуру на основе кобальта и железа, интегрированную в ультратонкие углеродные листы с пористой структурой.
Результаты испытаний и перспективы применения
Испытания показали впечатляющие характеристики:
- повышенная энергоёмкость;
- увеличенная выходная мощность;
- стабильность работы в течение тысяч циклов;
- плотность мощности 229,6 мВт/см²;
- удельная ёмкость 811,5 мАч/г;
- более 3500 циклов работы за 74 дня.
Уникальная структура катализатора обеспечивает:
- максимальную площадь поверхности для реакций;
- эффективное использование активных компонентов;
- оптимизированный перенос заряда;
- улучшенную массоперенос.
Широкие возможности применения
Разработки имеют потенциал для использования в различных областях чистой энергетики:
- воздушно-цинковые батареи;
- топливные элементы;
- системы электролиза воды;
- производство водорода.
Достигнутый уровень стабильности делает новую технологию особенно перспективной для создания надёжных систем хранения энергии длительного цикла эксплуатации.