Изследователите виждат в скромната ракова черупка потенциален източник на енергия за технологията на акумулаторните батерии.
Яденето на рак или омар може да бъде предизвикателство, тъй като черупките са много трудни за напукване. След като приключим с храненето си, какво да правим с всички тези черупки? Обикновено те се изхвърлят, но учените са открили интересен начин да ги използват.
Те вземат тези черупки и ги превръщат в нещо по-полезно: порест материал, пълен с въглерод, който може да се използва в различни приложения като филтриране на вода и производство на компоненти за батерии. Наскоро екип от изследователи използва този въглерод от раци за създаване на аноди за натриево-йонни батерии – предстояща алтернатива на литиево-йонните, според ACS.
Тъй като количеството метален литий в света е ограничено, изследователите се обръщат към неговите „химически братовчеди“. По-рано учени разработват биоразградима цинково-йонна батерия с хитин, открит в черупките на раците. Но тези отпадъци могат да бъдат превърнати и в твърд въглерод – възможен анод за натриево-йонни батерии.
За да намерят жизнеспособен анод за натриево-йонни батерии, Yue Zhao, Hongbin Liu, Yun Chen и Tingli Ma изследват комбинирането на твърд въглерод от черупки на раци с два вида дихалкогениди на преходни метали (TMDs); калаен сулфид и железен сулфид.
Подобни на лития по състав, по-големият размер на натриевите йони ги прави несъвместими с традиционните компоненти на литиево-йонната батерия като графит. Използването на тези иновативни материали обаче прави възможно създаването на ефективен заместител, подходящ за използване в клетки с натриеви йони.
Как учените създадоха въглерод от раци?
За да създадат анод от „въглерод от раци“, изследователите нагряват черупките на раци до температури, по-горещи от доменна пещ. След това този порест материал е оформен в електроди с добавен калай или железен сулфид за подобрена производителност.
Влакнестият характер на тези повърхности осигурява огромни повърхностни площи, които позволяват ефективен йонен транспорт и проводимост. Двата отделни композита бяха тествани в батерия и постигнаха изключителна производителност: 200 цикъла на издръжливост без признаци на забавяне.
В опит да се намалят отпадъците, това изследване може да разкрие възможности за по-устойчиви батерии чрез творческа повторна употреба и регенерация.
Изследването е публикувано в Американското химическо дружество на 28-ми февруари.
Източник: InterestingEngineering
