Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее успешно создали новую органическую протонную батарею. В основе батареи лежит недавно синтезированное органическое соединение, известное как тетрааминобензохинон (TABQ). Исследователи взволнованы, поскольку батарея представляет собой жизнеспособную и устойчивую альтернативу текущему стандарту лития и предлагает ряд преимуществ по сравнению со старой технологией.
Одним из основных улучшений, которые имеют протонные батареи по сравнению с литий-ионными батареями, является то, что они не зависят от лития. Литий является ограниченным ресурсом и не одинаково доступен во всем мире, что часто приводит к проблемам с поставками и торговым проблемам. Кроме того, литий опасен при неправильном обращении и имеет репутацию трудноперерабатываемого материала. Вместо этого в протонной батарее используется TABQ, молекулярно модифицированная версия тетрахлорбензохинона или TCBQ. TCBQ уже известен и используется в качестве электродного материала, но недостаточно эффективен для выполнения того, что делает батарея, то есть хранения химической энергии и преобразования ее в электрическую энергию. К счастью для исследователей, TCBQ является идеальной отправной точкой для TABQ, поскольку он имеет гораздо более подходящую структуру для удержания протонов.
Как и другие батареи, протонные батареи преобразуют химическую энергию в электрическую с помощью анода и катода. Для этих протонных батарей анод используется TABQ из-за его способности так хорошо удерживать протоны, а катод — TCBQ. Между ними исследователи использовали воду для облегчения переноса протонов. Вода также является значительным преимуществом по сравнению с литием, поскольку вода не будет легко воспламеняться, в отличие от легковоспламеняющейся литиевой соли, содержащейся в литий-ионных батареях. Кроме того, вода эффективно способствует потере и приобретению электронов между двумя материалами, что также известно как окислительно-восстановительная реакция, которая в конечном итоге заставляет батарею работать.
Первоначальные испытания батареи многообещающие. Исследователи успешно протестировали батарею в течение 3500 циклов зарядки, и она показала ряд положительных качеств. Она имеет высокую емкость и плотность мощности благодаря емкости TABQ и сродству к протонам. Протоны предлагают преимущество быстрого перемещения, что означает более быстрое время зарядки и использование воды, что делает батарею намного безопаснее, чем литий-ионную. Хотя в настоящее время синтез недешев, TABQ гарантирует, что производители смогут изготавливать эту батарею из органических материалов, которые имеются в изобилии. Будем надеяться, что такие захватывающие и многообещающие результаты ускорят разработку этой мощной и экологически чистой технологии.