Физики создали источник энергии из воды и глины
Учёные из Гамбургского технологического университета совершили прорыв в области экологичного хранения энергии. Они создали прототип суперконденсатора, который использует в качестве электролита чистую воду. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, описывают устройство под названием Blue Capacitor, способное выдержать более 60 000 циклов зарядки-разрядки без потери ёмкости.
Как правило, чистая вода считается плохим проводником. Для работы конденсаторов и батарей в неё приходится добавлять химические соли, кислоты или органические растворители, что делает их производство токсичным и пожароопасным. Немецким физикам удалось обойти это фундаментальное ограничение благодаря эффекту наноконфайнмента — удержанию воды в пространстве, изменяющем её свойства.
Секрет разработки кроется в глине и графене. Исследователи смешали их, в результате чего сформировался плотный «лабиринт» из миллионов параллельных каналов. Ширина каждого такого канала составляет всего один нанометр — это примерно в 100 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Именно в этих микроскопических «туннелях» молекулы воды выстраиваются особым образом, начиная эффективно переносить электрический заряд.
Разработка также имеет рекордные для водных систем показатели. Суперконденсатор работает при напряжении до 1,6 В. Это очень высокий порог, так как обычно вода начинает разлагаться на водород и кислород даже при гораздо более низких значениях. Для демонстрации поведения водяной плёнки внутри глинистых структур команде пришлось использовать синхротрон PETRA III — один из самых мощных в мире источников рентгеновского излучения, расположенный в немецком научном центре DESY.
Хотя до появления коммерческих устройств на полках магазинов пройдут годы, у разработки есть большой потенциал. В перспективе Blue Capacitor может найти применение в системах накопления энергии от ветряков и солнечных батарей, стабилизации работы энергосетей и питании устройств, требующих быстрой и частой подзарядки. Помимо «зелёной» энергетики, понимание аномальных свойств воды в наномасштабе может помочь совершить новые открытия в создании биосенсоров и вычислительных систем, вдохновлённых биологией.
Подписывайтесь на «Рамблер» в «Maксе»! Так мы останемся на связи даже в нестабильные времена.