Новая органическая проточная батарея возвращает к жизни распавшиеся молекулы
Исследователи из Гарвардского университета нашли причину постепенного разложения молекул, питающих органическую проточную батарею, ранее разработанную учреждением. Команда также предложила решение проблемы.
Группа работала под руководством профессоров Майкла Азиза, Трейси Сайкс и Роя Гордона, сообщает eurekalert.org. Специалисты определили причины распада молекул органического антрахинона и нашли способ восстановить их. Результаты исследования представлены в Journal of the American Chemical Society.
Ученые сосредоточились на молекуле, называемой DHAQ или «хинон-зомби» — одном из самых дешевых для крупномасштабного производства продукте. Предложенный метод восстановления замедляет снижение емкости минимум в 40 раз, позволяя делать батарею только из недорогих материалов.
«Если удастся продлить срок службы вещества до десятилетий, мы ускорим распространение органических проточных батарей», — сказал Азиз.
Специалист с Гордоном и коллегами занимаются разработкой безопасных и экономически эффективных аккумуляторов для хранения возобновляемой энергии с 2014-го. Батареи используют антрахиноны, молекулы, состоящие из распространенных в природе элементов, вроде углерода, водорода и кислорода. Сначала исследователи считали, что срок службы структуры зависит от количества циклов зарядки. Но опыты показали постепенный распад молекул, независимо от активности использования батарей. Команда выяснила, что процесс зависит от календарного возраста антрахинонов.
«Оказалось, что молекулы с 2 атомами кислорода в углеродном кольце склонны к потере одного из них при зарядке. В результате формируется другая молекула, — сказал Гордон. – Это вызывает цепную реакцию, ведущую к необратимой потере способности хранить энергию».
Ученые предложили 2 техники для решения проблемы. Первая – воздействие кислорода. Если молекулы окажутся на воздухе в правильный период цикла зарядки, они захватывают O2, возвращаясь в начальное состояние. За один опыт структура восстановила 70% потерянной емкости. Второй способ – избегание перезарядки, ускоряющей распад. Таким образом срок службы батареи продлили в 40 раз.
«На следующих этапах нужно определить, правильное сочетание этих подходов, — сказал Азиз. – Механизмы распада и восстановления, вероятно, похожи у всех антрахинонов – самого перспективного сырья органических проточных батарей. Понимание процессов поможет повысить их стабильность и эффективность».
