Baterija od oklopa rakova i cinka može se puniti i još je biorazgradiva

Baterija napravljena iz spoja iz ljuštura rakova može se napuniti najmanje 1000 puta i može se biorazgraditi ili reciklirati na kraju životnog vijeka.

  • Podijeli:
rakovi, pixabay.jpg Foto: Pixabay

Punjiva baterija izrađena od oklopa rakova i cinka mogla bi pohraniti energiju vjetra i sunca, a zatim se njezini dijelovi mogu ili sigurno biorazgraditi u roku od nekoliko godina ili se mogu reciklirati.

"Ključ je kitozan, spoj dobiven iz hitina, tvari koja se nalazi u ljušturama rakova i škampa. Baterija bi mogla pružiti impresivnu pohranu energije i puniti se najmanje 1000 puta", kaže Liangbing Hu sa Sveučilišta Maryland.

Litij-ionske baterije trenutni su standard, ali njihova proizvodnja zahtijeva rudarenje litija, što može biti jako štetno za okoliš, a zalihe tog metala su ograničene.

"Baterije temeljene na ionima cinka zanimljiva su alternativa jer cinka ima u izobilju u prirodi", kaže Hu.

Rakovi sprečavaju koroziju cinka

Međutim, cink-ionske baterije obično se ne mogu puniti puno puta i rade loše jer voda u baterije, koja je neophodna kao vodič za ione, nagriza cink i stvara naslage na anodi koje ometaju funkciju baterije.

Hu je odlučio istražiti kitozan jer se njegove molekule dobro vežu s vodom, što znači da bi manje molekula vode trebalo biti dostupno za reakciju s cinkom, što bi moglo pomoći u sprječavanju korozije cinka, piše New Scientist.

Biorazgradiv i široko dostupan u prirodi diljem svijeta, kitozan je siguran i jeftin.

Jedna membrana stanične baterije veličine kovanice, široka 2 centimetra koja odvaja anodu od katode, zahtijevala bi samo 20 mikrograma komercijalno dostupnog kitozana u prahu, što bi koštalo oko 0,00017 američkih centi.

Hu i njegovi kolege stvorili su fleksibilnu, prozirnu membranu koja je sadržavala kitozan i ione cinka, komprimiravši je dok nije postala ravna i gusta. Zatim su to postavili preko cinkove anode. Katoda je napravljena od organskog spoja poznatog kao poli(benzokinonil sulfid) ili PBQS.

 

 

Kitoazn se razgradi, cink se ricklira

Ispitivanje je pokazalo da membrana omogućuje visoku, brzu vodljivost iona cinka bez tipične korozije cinka u vodi.

Umjesto toga, čestice cinka pretvorile su se u mikroskopske šesterokutne pločice koje su se nakupile u ravnim slojevima uzduž anode testne baterije, nastavljajući pridonositi smanjenju neželjenih reakcija s cinkom.

Što se tiče performansi i vijeka trajanja, prototip je radio pri visokoj gustoći struje od 50 miliampera po kvadratnom centimetru tijekom 400 sati ili 1000 ciklusa punjenja, što je usporedivo s malim litijevim baterijama.

"Nije lako baterijama raditi pri visokoj gustoći struje. U zatvorenoj baterije, kitozan bi se postupno razgrađivao tijekom razdoblja od nekoliko godina, a preostali cink mogao bi se reciklirati", zaključuje Hu.

  • Podijeli: