Водата и електрониката обикновено не се смесват, но се оказва, че батериите могат да се възползват от малко H2O. Като са заменили опасните химически електролити, използвани в търговските батерии, с вода, учените са разработили рециклируема "водна батерия" - и са решили ключови проблеми с новата технология, която може да бъде по-безопасна и по-екологична алтернатива.

Водните батерии са официално известни като водни метал-йонни батерии. В тези устройства се използват метали като магнезий или цинк, които са по-евтини за сглобяване и по-малко токсични от материалите, използвани понастоящем в други видове батерии.

Батериите съхраняват енергия, като създават поток от електрони, които се движат от положителния край на батерията (катода) към отрицателния край (анода). Те изразходват енергия, когато електроните се движат в обратна посока. Течността в батерията е предназначена за пренасяне на електрони напред и назад между двата края.

При водните батерии електролитната течност е вода с няколко добавени соли вместо нещо като сярна киселина или литиева сол.

Важното е, че екипът, който стои зад този последен напредък, е измислил начин да предотврати късо съединение на тези водни батерии. Това се случва, когато върху металния анод в батерията се образуват малки метални израстъци, наречени дендрити, които пробиват отделенията на батерията. Въпреки че е малко вероятно новата технология да замени литиево-йонните батерии в скоро време, с по-нататъшни изследвания и разработки водните батерии биха могли да осигурят безопасна алтернатива на литиево-йонните след около десетилетие, казва водещият автор, ученият химик Тиани Ма от университета RMIT в Мелбърн, Австралия.

Литиево-йонните батерии, които се намират във всички устройства - от лаптопи и телефони до електрически велосипеди и автомобили, могат да прегреят и да се запалят в екстремни случаи. Това е така, защото литият е доста активен метал, който е потопен в органичен електролит. Поради тази загриженост за безопасността изследователите отдавна се опитват да разработят батерии, които използват различни материали, но имат същите характеристики и подобна продължителност на живота.

Основна пречка пред използването на водни метално-йонни батерии е растежът на дендритите. За да попречат на това, изследователите покриват цинковия анод на батерията с метал бисмут, който се окислява и образува ръжда. Това създава защитен слой, който спира образуването на дендрити.

Тази функция също така помага на прототипа на водните батерии да издържи по-дълго, като запазва повече от 85% от капацитета си след 500 цикъла, показват експериментите на изследователите. Досега екипът е разработил прототипи на водна основа на батерии с размер на монета, използвани в часовници, както и на цилиндрични батерии, подобни на батериите АА или ААА. Учените работят за подобряване на енергийната плътност на своите водни батерии, за да ги направят сравними с компактните литиево-йонни батерии, които се намират в джобни устройства.

Магнезият е предпочитаният от тях материал, по-лек от цинка и с по-голяма потенциална енергийна плътност. Ако магнезиево-йонните батерии могат да бъдат комерсиализирани, технологията може да замени обемистите оловно-киселинни батерии в рамките на няколко години.

Оловно-киселинните батерии имат ниска енергийна плътност и се използват за стартиране на бензинови или дизелови двигатели на автомобили и за съхранение на енергия в големи мрежи. Тъй като обаче съдържат олово и опасни киселини, те не могат да се изхвърлят и трябва да се рециклират в специализирани съоръжения.

Рециклирането или повторното използване на литиево-йонни батерии също е основен приоритет, като се има предвид прогнозираното нарастване на търсенето на батерии и метали, използвани за производството им, тъй като светът електрифицира енергийните си системи, за да се откаже от изкопаемите горива и да се бори с изменението на климата.

Снимка: Unsplash

Виж още: Мобилните игри изкарват повече от РС и конзолните, взети заедно