Учёные разработали новый способ синтеза легированного анодного материала

Несмотря на большое количество потенциальных возможностей использования аккумуляторов на морской воде (SWB), их коммерциализацию наладить не удаётся из-за ограниченных характеристик доступных материалов. Для решения этой проблемы учёные из Национального корейского морского и океанического университета разработали новый легированный углеродный материалы для анода SWB. Они создали простой метод синтеза и смогли обеспечить высокие характеристики анодного материала. Исследователи заявляют, что эта разработка проложит путь к широкому внедрению аккумуляторов SWB, которые являются более дешевыми и безопасными, чем современные литий-ионные батареи.

Аккумуляторы SWB являются экологически чистыми и пожаробезопасными. Проблема заключается в том, что разработка высокоэффективных анодных материалов по разумной цене пока является их «узким» местом, препятствующим коммерциализации. Стандартные материалы на основе углерода являются экономичным и привлекательным материалом для этого. Однако они должны быть легированы несколькими элементами для повышения их характеристик. Например, азотом (N) и серой (S). Известные на сегодняшний день пути совместного легирования сложные, потенциально опасные и не дают приемлемого уровня легирования в результате.

Поэтому исследовательская группа из Корейского морского и океанического университета под руководством доцента Джун Канга решила задачу другим путём. О своём исследовании и его результатах они рассказали в статье, опубликованной здесь. Им удалось разработать новый способ синтеза для получения углерода, легированного N/S, с целью получения анодов SWB.

Процедуру легирования, которую разработали учёные, они назвали «плазма в жидкости» (plasma in liquid). Она включает в себя приготовление смеси прекурсоров, содержащих углерод, азот и серу, и выброс плазмы в раствор. На выходе получается материал с высоким уровнем легирования N и S, структурная основа которого состоит из сажи. Учёные говорят, что данный материал показал большой потенциал для использования в SWB. Как говорит Канг,  подготовленный анодный материал продемонстрировал прекрасные электрохимические характеристики в SWB. Его срок службы составил более полторы тысячи циклов при плотности тока 10 А/г.

Применение аккумуляторов SWB может быть самым широким. Их безопасная эксплуатация может быть обеспечена при полном погружении в морскую воду. Допустим, их можно использовать для обеспечения аварийного энергоснабжения АЭС, находящихся на берегу. Использование стандартных дизель-генераторов затруднительно в случае катастрофического цунами, как показали события на АЭС Фукусима.

Кроме того, аккумуляторы SWB можно устанавливать на буйки  для облегчения рыбалки и навигации. Канг также утверждает, что эти аккумуляторные батареи могут использоваться в качестве источника питания для аварийно-спасательного оборудования на пассажирских судах. По его словам, они обеспечивают более высокую плотность энергии по сравнению с обычными аккумуляторными батареями. Но основное их преимущество заключается в том, что они обеспечивают стабильную работу в воде, увеличивая шансы на выживание.