Ученые создали батарею, поглощающую углекислый газ
Ученые из Университета Суррея совершили прорыв в создании экологичных батарей, которые не только запасают больше энергии, но и помогают бороться с выбросами углекислого газа.
Литий-СО₂-батареи вырабатывают электричество, одновременно поглощая CO₂, и в перспективе могут превзойти современные литий-ионные аналоги.
До сих пор такие батареи страдали от низкой эффективности — быстро изнашивались, плохо перезаряжались и требовали дорогих материалов вроде платины. Но исследователи нашли решение: заменили катализатор на дешевый цезий-фосформолибдат (CPM). Тесты показали, что с ним батарея запасает больше энергии, заряжается с меньшими затратами и выдерживает свыше 100 циклов.
Работа, опубликованная в Advanced Science, приближает технологию к реальному применению. Если ее удастся коммерциализировать, такие батареи снизят выбросы транспорта и промышленности. Ученые даже предполагают, что они смогут работать на Марсе, где атмосфера на 95% состоит из CO₂.
Сиддхарт Гадкари, ведущий автор исследования:
Миру нужны новые способы хранения энергии, особенно с учетом перехода на возобновляемые источники и борьбы с изменением климата. Наша разработка может стать переломным моментом.
Главная проблема таких батарей — «сверхпотенциал», дополнительная энергия для запуска реакции. Представьте, что вам нужно въехать на холм, прежде чем покатиться вниз. CPM делает этот холм пологим, уменьшая потери энергии при каждом цикле.
Чтобы понять, почему CPM так эффективен, команда разобрала батарею после циклов заряда-разряда и изучила химические изменения. Оказалось, что карбонат лития, который образуется при поглощении CO₂, можно стабильно накапливать и удалять — это ключ к долгой работе.
Затем ученые смоделировали процесс на компьютере и выяснили, что пористая структура CPM идеально подходит для нужных реакций.
Дэниел Командёр, соавтор исследования:
Самое крутое здесь — сочетание эффективности и простоты. Мы доказали, что мощные литий-СО₂-батареи можно делать из доступных материалов без редких металлов. Это открывает путь к еще более совершенным катализаторам.
Открытие дает новые возможности для создания дешевых и простых в производстве батарей. Если изучить взаимодействие катализаторов с электродами и электролитами глубже, литий-СО₂-технология станет практичным способом хранить чистую энергию и сокращать выбросы CO₂.
Этот прорыв важен по трем причинам:
- Двойная выгода — батарея не просто запасает энергию, но и утилизирует углекислый газ, что критично для борьбы с климатическими изменениями.
- Экономия ресурсов — отказ от платины снижает стоимость, а значит, технология быстрее выйдет на рынок.
- Гибкость применения — от электромобилей до космических миссий на Марсе.
Пока рано говорить о массовом внедрении: 100 циклов — это мало для коммерческих батарей (литий-ионные выдерживают тысячи). Кроме того, неясно, как масштабировать производство CPM и насколько эффективно система будет работать при высоких концентрациях CO₂ в земной атмосфере (где его всего 0,04%).
Ранее ученые разработали технологию получения топлива из соломы.
