Пористая структура грибов подсказала учёным идею для создания эффективного аккумулятора энергии
Учёные, ищущие альтернативные материалы для создания аккумуляторов нового поколения, создали аноды для батарей из грибов шампиньонов. Новый материал будет не только улучшать свои характеристики со временем, но и будет значительно более безопасным для природы.
В ближайшие десятилетия ожидается рост количества электрических транспортных средств и мобильных устройств. По этой причине инженеры активно работают над созданием инновационных технологий для аккумуляторов нового поколения.
В попытке найти более устойчивые альтернативы для создания батарей, исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали батарею с использованием шампиньонов двуспоровых.
Как утверждают учёные, их детище сможет не просто снизить экономическую и экологическую стоимость при производстве батарей (последнее за счёт близости к природе), но и привести к созданию аккумуляторов, мощность которых не падает, а наоборот, возрастает с течением времени.
Инновационные батареи состоят из трёх основных элементов: отрицательный полюс (катод), положительный полюс (анод) и твёрдый или жидкий разделитель (электролит).
В качестве анода в литиево-ионных батареях используется синтетический графит, однако этот материал требует использования агрессивных химических веществ (таких как плавиковая или серная кислота) для очистки и подготовки. Эти процессы не просто дороги сами по себе. Их побочным продуктом являются опасные отходы, вредящие окружающей среде.
Учёные решили использовать грибы шампиньоны как заменитель для графита по двум причинам. Во-первых, более ранние исследования показали, что эти грибы – очень пористые, а это свойство важно при создании аккумулятора (большее количество отверстий позволяет запасать и передавать больше энергии, что повышает производительность). Во-вторых, они содержат много соли калия, а значит, могут привести к созданию батарей, активных в течение долгого времени, по сути, даже повышающих собственную мощность со временем.
Учёные обнаружили, что, кожица со шляпки двуспоровых шампиньонов при нагреве до 500 градусов Цельсия превращается в структуру из естественных углеродных нанолент. После нагрева до 1100 градусов она превращается в пористую сеть углеродных нанолент (материал с большой площадью поверхности, пригодный для хранения большего количества энергии). Исследователи говорят, что, если дальше оптимизировать процесс, углеродные аноды, полученные из грибов, могут стать достойной альтернативой обычным графитовым анодам.
"С подобными материалами аккумуляторы мобильных телефонов будущего будут не разряжаться быстрее со временем, а напротив, начнут дольше держать заряд из-за активизации пор внутри углеродных структур", – комментирует Бреннан Кэмпбелл (Brennan Campbell), аспирант Калифорнийского университета в Риверсайде и один из соавторов работы.
Научная статья о необычной разработке была опубликована журналом Nature Scientific Reports.