Шесть технологий для источников питания нового поколения

Всем нам нравятся гаджеты, работающие на батарейках, однако портативные источники питания оказывают разрушающее влияние на окружающую среду.

К счастью, в скором будущем ожидается появление батарей нового, «зелёного» типа. Токсические компоненты в них заменены на менее вредные материалы — например, листья и сахар. Другие нововведения обращаются к природе в стремлении сделать аккумуляторы более долговечными, эффективными и менее вредными для окружающей среды при утилизации по окончании срока службы.

Например, батарейка с золотой нанопроволокой — она была создана случайно, но может сделать устаревшими литий-ионные аккумуляторы. По завершении срока службы эта одноразовая батарея растворяется в воде, что облегчает повторное использование её компонентов.

Зелёная батарейка с листьями

Группа исследователей в Университете Мериленда поставила задачу найти недорогой материал для анода батареи. Идеально подходящий материал был найден в кампусе университета. Оказалось, что дубовые листья можно нагреть до 1000 градусов Цельсия, уничтожив тем самым углеродные структуры, а затем пропитать естественные поры листа электролитом. В результате получится основанный на растении анод, действующий сходно с традиционными компонентами батарей. Исследования продолжаются с другими натуральными материалами, как-то торфяным мохом, банановой кожурой и дынными корками, в надежде создать натуральную батарею будущего.

Графеновая батарея с мгновенной зарядкой

Ученые пытаются создать аккумуляторы с бОльшим сроком эксплуатации. В университете Суинберна в Австралии создан аккумулятор на основе графена, демонстрирующий высокую скорость зарядки, при этом имеющий практически неограниченный срок службы. В батарее-суперконденсаторе литий заменён графеном, при этом устранив все недостатки лития и уменьшив негативное влияние производства батарей на окружающую среду. Графеновый суперконденсатор полностью заряжается за несколько секунд, способен выдержать больше циклов перезарядки, и при этом дешевле в производстве, чем традиционные литий-ионные аккумуляторы.

Сладкий и дешёвый: аккумулятор на основе сахара

В технологическом институте Виржинии создан аккумулятор на основе сахара, срок службы которого превышает таковой у ранее имевшихся «сахарных» устройств. Мальтодекстрин — полисахарид, получаемый при частичном гидролизом крахмала, отделяется от натурального сахара и используется как топливо. В сочетании с воздухом, батарея испускает электроны из раствора сахара и вырабатывает электричество. Сахар дёшев и доступен, а значит таким будет и «сахарный» аккумулятор. К тому же, аккумулятор подвержен биоразложению.

Вечный «золотой» аккумулятор

Неожиданное открытие, сделанное в Калифорнийском Университете, в Ирвине, может стать технологическим прорывом, оставляющим далеко позади литий-ионные аккумуляторы. Группа создала нанопроволочный аккумулятор, используя золото и некоторые новейшие материалы, при этом он допускает сотни тысяч циклов перезарядки без ухудшения эксплуатационных свойств — в отличие от литий-ионных батарей. Аккумулятор состоит из изолированных электродов из нанопроволоки с тонким золотым сердечником в оболочке из диоксида марганца и геля-электролита, типа плексигласа. Хотя изначально целью было найти новые способы увеличить ёмкость батареи, в результате был найден способ создания батарей с практически неограниченным сроком службы.

Аккумулятор, растворяющийся в воде

Не каждому нужен саморазрушающийся аккумулятор, но для некоторых приложений такое устройства было бы весьма полезным — например, в случаях, когда выработанные одноразовые батарейки попадают в окружающую среду и загрязняют её. Такая батарея создана в Государственном Университете Айовы, она саморазрушается под воздействием света, тепла или жидкости. Эта способность подходит для военных приложений, и других «временных» устройств, которым требуется питание в ограниченный промежуток времени. В эту категорию попадают некоторые медицинские приборы и сенсоры окружающей среды. Отслужившая батарея растворяется в воде, не оказывая долговременного влияния на среду.

Съедобный аккумулятор на солёной воде

Едва ли может возникнуть необходимость съесть аккумулятор, но всё же части этого аккумулятора можно жевать, если вдруг понадобится. В попытке продемонстрировать насколько экологичен их аккумулятор, Джей Витакр из Аквион Энерджи съел части аккумулятора на солевом растворе, и даже смог рассказать об этом. Этот аккумулятор в основном состоит из натуральных материалов, как-то: почва, хлопок, углерод и раствор соли в качестве электролита. Вряд ли аккумулятор станет желанной пищей, однако он демонстрирует экологичность редкую для устройств хранения энергии.

Этот аккумулятор предназначен для масштабных применений, например как резервный накопитель для дома или офиса, снабжаемого энергией из возобновляемого источника — ветряной или солнечной. Также его можно подзаряжать от энергосистемы в период сниженного потребления, с целью расходовать заряд во время пиковых нагрузок когда цена электроэнергии повышается.