Водяные батарейки. Прорыв ученых в области получения энергии

{"document": [{"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Глобальный энергетический переход к возобновляемым источникам энергии сталкивается с серьезной проблемой: эффективного и безопасного хранения избыточной энергии. Литий-ионные батареи, доминирующие сегодня на рынке, хотя и обладают высокой энергоемкостью, имеют существенные недостатки. Их производство энергоемко и связано с использованием редких и токсичных материалов, таких как литий, кобальт и никель, добыча которых часто сопряжена с экологическими и социальными проблемами. Более того, литий-ионные аккумуляторы склонны к перегреву и даже взрывам при неправильной эксплуатации или повреждениях, представляя потенциальную опасность для потребителей и окружающей среды. В поисках более безопасной и экологически чистой альтернативы, команда ученых под руководством профессора Тяньи Ма из Университета RMIT совершила прорыв, разработав первые в мире практически применимые водяные металл-ионные батареи."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "2024-10-14_16-36-17.png", "filesize": 1003970, "height": 579, "pic_id": 915851, "url": "http://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/10/14/2024-10-14_16-36-17.jpeg?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=YCAJEsyjwo6hiq7G6SgeBEL-l%2F20241014%2Fru-central1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20241014T133854Z&X-Amz-Expires=3600&X-Amz-SignedHeaders=host&X-Amz-Signature=0aab0761932c3c4a3c9597f778a8891de7d06f32384efc628517b570c1f8782f", "width": 1114}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В отличие от литий-ионных аналогов, эти инновационные устройства используют воду в качестве электролита. Это кардинально меняет ситуацию с точки зрения безопасности. Вода негорюча, нетоксична и не представляет угрозы взрыва, что делает водяные батареи значительно более безопасными для хранения и использования в различных условиях, включая бытовые, промышленные и даже мобильные приложения. Переработка таких батарей также значительно упрощается, поскольку не требует специальных дорогостоящих технологий и не влечет за собой выделения опасных веществ. Материалы, используемые в производстве – магний и цинк – являются распространенными и относительно дешевыми, что снижает стоимость производства и делает технологию более доступной для широкого применения."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "2024-10-14_16-36-42.png", "filesize": 1145001, "height": 826, "pic_id": 915852, "url": "http://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/10/14/2024-10-14_16-36-42.jpeg?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=YCAJEsyjwo6hiq7G6SgeBEL-l%2F20241014%2Fru-central1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20241014T133903Z&X-Amz-Expires=3600&X-Amz-SignedHeaders=host&X-Amz-Signature=532e17709c208dbd191ed849b1c8a1e2a46602a8e832742a8b193e721cb02432", "width": 1310}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Однако, пока водяные батареи уступают литий-ионным по энергоемкости и плотности мощности. Это связано с ограничениями, накладываемыми использованием воды как электролита. Вода имеет более высокое сопротивление по сравнению с органическими электролитами, используемыми в литий-ионных батареях, что приводит к снижению эффективности и мощности. Но исследовательская группа активно работает над решением этой проблемы. В частности, проводятся исследования по улучшению электродов, оптимизации электролитов путем добавления различных солей и добавок, а также по созданию новых типов мембран для разделения анода и катода, которые уменьшат межфазное сопротивление и повысят проводимость. Эксперименты с различными композитными материалами электродов, включающие наноструктурированные оксиды металлов, графен и углеродные нанотрубки, показывают многообещающие результаты в повышении емкости и мощности водяных батарей."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Профессор Ма и его команда уверены, что в течение ближайших пяти-десяти лет технология водяных батарей достигнет уровня конкурентоспособности с литий-ионными аналогами. Они прогнозируют значительный прогресс в увеличении энергоемкости и мощности, исходя из уже достигнутых результатов и перспективных направлений исследований. Кроме того, ученые рассматривают возможности использования различных металлов, помимо магния и цинка, для создания новых типов водных металл-ионных батарей с еще лучшими характеристиками. Например, исследования ведутся в направлении применения алюминия и кальция, которые также обладают высокой доступностью и относительно низкой стоимостью."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "attachment", "attributes": {"presentation": "gallery"}, "attachment": {"caption": "", "contentType": "image/png", "filename": "2024-10-14_16-35-59.png", "filesize": 971016, "height": 755, "pic_id": 915853, "url": "http://storage.yandexcloud.net/pabliko.files/article_cloud_image/2024/10/14/2024-10-14_16-35-59.jpeg?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=YCAJEsyjwo6hiq7G6SgeBEL-l%2F20241014%2Fru-central1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20241014T133911Z&X-Amz-Expires=3600&X-Amz-SignedHeaders=host&X-Amz-Signature=d08071ad75489a610829fceb4778a5fd4647ac4f24b5b8ffec74d4007876391d", "width": 1316}}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "Дальнейшие исследования также будут сфокусированы на разработке более эффективных и долговечных систем управления зарядом и разрядом, чтобы максимизировать срок службы батареи и предотвратить преждевременный износ электродов. Внедрение интеллектуальных систем мониторинга позволит отслеживать состояние батареи в режиме реального времени и предупреждать о потенциальных проблемах."}], "attributes": []}, {"text": [{"type": "string", "attributes": {}, "string": "В целом, разработка водяных батарей представляет собой важный шаг к созданию более устойчивой и безопасной энергетической инфраструктуры. Эта технология имеет огромный потенциал для применения в различных областях, от электромобилей и стационарных систем хранения энергии до портативной электроники. По мере совершенствования технологии и снижения стоимости производства, водяные батареи могут стать предпочтительным решением для многих применений, обеспечивая более экологически чистый и безопасный способ хранения энергии в будущем. Успех проекта RMIT демонстрирует, что поиск альтернативных решений для хранения энергии, основанных на принципах устойчивого развития, является не только возможным, но и крайне необходимым для решения глобальных экологических проблем."}], "attributes": []}], "selectedRange": [3278, 3278]}