От алергени да аноди: учени правят електроди от цветен прашец

Полените – проклятието на страдащите от алергии – могат да се окажат от полза за производителите на батерии. Последните научни изследвания предполагат тяхното възможно използване като… аноди в литиево-йонни батерии!

„Нашите проучвания показват, че полените могат да създават въглеродни архитектури за анодни приложения в устройствата за съхранение на енергия“, каза Вилас Пол, доцент в Школата по инженерна химия и Школата по инженерно материалознание при Университета Пърдю.

lily-185317_960_720

Батериите имат два електрода, наречени анод и катод. Анодите в повечето от днешните литиево-йонни батерии са направени от графит. Литиевите йони се съдържат в течност, наречена електролит, и тези йони се натрупват в анода по време на презареждане.

Учените са изследвали въглеродни структури, добити от цветен прашец, събран от пчели, за направата на аноди, както и такъв от папур.

„И двете са достъпни в изобилие“, казва Пол, който е работил с докторанта Джилианг Джанг. „В крайна сметка тук изводът е, че искаме да научим нещо от природата, което да може да бъде полезно за създаването на по-добри батерии от възобновяеми суровини.“

pollen-230032_960_720

Резултатите от изследването са подробно описани в документ, който бе публикуван в изданието „Научни доклади“ на сп. Nature.

Докато цветният прашец, събиран от пчели, е смес от различни видове полени, то прашецът от папур е еднороден – всички частици имат една и съща форма.

„Започнах да обръщам внимание на полените, откакто майка ми ми каза, че е развила поленова алергия преди около две години“, казва Джанг. „Очароваха ме красотата и разнообразието на поленовите микроструктури. Но идеята за използването им като аноди за батерии не ми беше хрумвала, докато не започнах да работя върху изследвания в областта на батериите и научих повече за карбонизацията на биомаса“.

bees-18192_960_720

Изследователите обработили полена при високи температури в камера, съдържаща газ аргон. За целта използвали процедура, наречена пиролиза, при която се получава чист въглерод в оригиналната форма на частиците на цветния прашец. Те били обработени допълнително, или „активирани“, чрез нагряване на по-ниска температура – около 300 градуса по Целзий – в присъствието на кислород, образувайки пори в структурите на въглерода за увеличаване на капацитета за съхранение на енергия.

Проучването показало, че анодите от прашец могат да се зареждат при различно темпо. По време на зареждане в продължение на 10 часа било постигнато пълно зареждане, но от друга страна зареждането им само за един час довело до натрупване на повече от половината от пълния възможен заряд, казва Пол. „Теоретичният капацитет на графита е 372 милиамперчаса на грам, а постигнахме 200 mAh след един час зареждане“, каза той.

Изследователите тествали въглерода при външна температура в диапазона от в 25 градуса по Целзий до 50 градуса по Целзий, за да симулират температурния диапазон на реални климатични условия. Така е, защото „разграждането на батериите заради метеорологичните условия е различно“ според различните климатични зони, казват учените.

Констатациите показват, че папуровите полени се справят по-добре от пчелния прашец в работата като аноди.

Работата по проекта продължава. Бъдещите изследвания ще включват проучването на цели клетки за батерии, направени по новия метод.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*