Учёные из Университета Монаша в Мельбурне разработали революционный катализатор, который способен значительно улучшить цинково-воздушные аккумуляторы нового поколения, обеспечивая высокую производительность, долгий срок службы и снижение затрат.
На сегодняшний день цинково-воздушные батареи в основном находят применение в компактных устройствах, таких как слуховые аппараты. Однако существует огромный потенциал для их использования в более мощных приложениях. Исследователи из Австралии, применив термическую обработку, преобразовали 3D-материал в очень тонкие углеродные слои, добавив к ним атомы кобальта и железа. Этот новый катализатор заметно ускоряет и улучшает реакции кислорода в аккумуляторе. Ведущие исследователи, Саид Аскари и доктор Парама Банерджи из кафедры химической и биологической инженерии, утверждают, что их катализатор превзошёл все существующие коммерческие аналоги, выполненные из дорогостоящих платины и рутения.
«Создав кобальт и железо в форме отдельных атомов на углеродной основе, мы достигли рекордов в области цинково-воздушных аккумуляторов, продемонстрировав возможности, которые открываются при атомарной разработке катализаторов. Наши углубленные моделирования показали, что пары атомов кобальта и железа в сочетании с азотными примесями усиливают перенос заряда и оптимизируют реакционную кинетику, устраняя одно из самых критических ограничений в сфере перезаряжаемых цинково-воздушных батарей», — комментирует Саид Аскари.
По словам Парамы Банерджи, концепции, заложенные в основу данного катализатора, могут функционировать также и в других зеленых энергетических технологиях, включая топливные элементы, электролиз воды и преобразование углекислого газа. Исследователь подчеркнула, что непрерывная работа цинково-воздушного аккумулятора на протяжении двух месяцев является значительным достижением в этой области.
«Наши катализаторы не только решают важную проблему цинково-воздушных аккумуляторов, но и используются принципы их разработки, которые могут быть реализованы в различных энергетических сферах, начиная от топливных элементов и заканчивая электролизом воды, что имеет широкий охват в области чистой энергии», — добавляет Парама Банерджи.
Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.