Железо вместо платины: создан новый катализатор для аккумуляторов будущего

Ученые из Университета Тохоку в Японии разработали новый катализатор на основе железа, который может сделать цинк-воздушные (зинк-аир) аккумуляторы значительно эффективнее и долговечнее. Такие батареи считаются одними из самых перспективных преемников литий-ионных аккумуляторов благодаря своей дешевизне, высокой безопасности и использованию доступных материалов. В отличие от обычных источников питания, цинк-воздушные батареи используют кислород из окружающего воздуха для выработки электроэнергии. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает .

Основной проблемой этой технологии была необходимость использования редких металлов, таких как дорогая платина, для реакции восстановления кислорода. Чтобы обойти это ограничение, японские исследователи решили использовать оксид железа (Fe2О3). Хотя оксид железа является стабильным и очень дешевым материалом в щелочной среде, он замедлял процесс катализа, так как слишком сильно связывал гидроксильные группы.

Для решения проблемы ученые объединили оксид железа с оксидом самария (См2О3), создав искусственный гетероструктурный интерфейс. Этот метод позволил ослабить чрезмерную связь между атомами железа и гидроксильными группами. В результате реакция проходила без препятствий, а катализатор продемонстрировал высокую стабильность даже после длительных циклов заряда и разряда.

Новая разработка была протестирована не только в лабораторных расчетах, но и в реальных устройствах. Экспериментальные цинк-воздушные элементы смогли запитать светодиодную лампу и даже полностью зарядить смартфон. По словам профессора Университета Тохоку Хао Ли, эта технология повысит эффективность как традиционных жидких, так и современных гибких твердотельных батарей.

Если технология будет успешно внедрена в промышленном масштабе, такие аккумуляторы можно будет использовать в самых разных сферах: от носимой электроники и мобильных устройств до крупных систем хранения энергии для солнечных и ветряных электростанций. В будущем исследователи планируют применить этот подход и к другим типам энергетических систем.