Литий-ионные аккумуляторы сделали возможным создание портативных и заряжаемых электронных устройств, а также перевели экологичный транспорт (электроскутер, электровелосипед) в некоторых странах в разряд популярного. К сожалению, у таких батарей есть ряд недостатков, включая проблемы с перегревом, присутствие в них токсичных компонентов и то, что данная технология не позволяет увеличивать размер батарей, а это ограничивает сферу их применения. Команда ученых из Университета Южной Калифорнии (УЮК) работает над созданием альтернативных органических аккумуляторов на водной основе, которые будут не только дешевле и экологичней, но также будут иметь потенциал для укрупнения самих батарей, что позволит использовать их для ветряных и солнечных электростанций в качестве инструмента для хранения больших объемов электроэнергии.
Технология Redux Flow, разрабатываемая в УЮК, напоминает по своему строению топливные батареи, и похожая технология была использована для электрических беспилотников НАСА. Батарея состоит из двух резервуаров, содержащих растворы с электроактивными химическими препаратами. Препараты закачивают в камеру, разделенную мембраной. Растворы взаимодействуют друг с другом через мембрану, за счет чего производится электричество.
Разработчики говорят, что резервуары могут быть любого размера по отношению к камерам, и количество энергии, которое может сохраняться в системе, зависит от того, насколько крупные используются резервуары, что и создает преимущество по сравнению с традиционными батареями. Кроме того, такие батареи имеют более долгую продолжительность эксплуатации, чем их литий-ионные аналоги. Данный вид батарей способен принять до 5000 циклов зарядки, что в среднем дает им продолжительность работы до 15 лет. Литий-ионные аккумуляторы способны перезаряжаться до 1000 раз, и их производство стоит в 10 раз дороже.
Ключевым фактором является то, что в новых аккумуляторах в качестве электроактивных материалов используются не металлы и другие токсические вещества, а безопасные органические соединения. Методом проб и ошибок ученым удалось разработать реактивы на основе окисленных органических соединений, называемых хинонами, которые присутствуют в растениях, грибах, бактериях и у некоторых животных, участвуя в процессах фотосинтеза и дыхания клеток. Если говорить более точно, хиноны, используемые в работе новых батарей, представляют собой антрахинон-2,6-сульфониевую кислоту на отрицательно заряженной стороне и 1,2-дигидробензохинон-3,5-дисульфониевую кислоту на положительно заряженной стороне.
Разработчики считают, что в будущем подобные аккумуляторы будут использоваться для создания мега крупных хранилищ энергии, низкозатратных и экологически безопасных. Хиноны, используемые в новых батареях, сегодня производятся из природных углеводородов, но ученые надеются, что со временем будет создана технология, позволяющая добывать их напрямую из углекислого газа. Возможно, на основе органических аккумуляторов когда-нибудь появятся элекровелосипеды, очищающие воздух от CO2 и заодно заряжающие сами себя.
