Cercetători din China au dezvoltat o formulă pentru o „baterie cu apă” netoxică, despre care spun că ar putea rezista de zece ori mai mult decât cele mai performante dispozitive actuale.
Mai mult, bateria pe bază de apă își păstrează performanțele fără degradare și poate fi eliminată în siguranță în mediul înconjurător, potrivit unui nou studiu.
Pentru noua metodă, cercetătorii au utilizat polimeri organici covalenți sintetizați (COP). Aceste molecule organice rezistente, compuse din elemente precum azot și carbon, sunt legate într-o structură compactă, cu deschideri bine definite, și sunt folosite ca anod pentru ionii de magneziu și calciu.
Astfel de polimeri organici au avut până acum o utilizare limitată deoarece, în general, au o durată scurtă de viață în bateriile apoase. Ei se degradează rapid în electroliții pe bază de apă utilizați în acest tip de baterii, care pot fi extrem de acizi sau foarte alcalini.
În studiul publicat pe 18 februarie în revista Nature Communications, cercetătorii au identificat un compus specific — hexaketonă-tetraaminodibenzo-p-dioxină — care combină o densitate ridicată de grupări carbonil, ideale pentru atragerea ionilor pozitivi, cu o moleculă rigidă de tetraaminodibenzo-p-dioxină, ce menține hexaketona într-o structură plană, asemănătoare unui fagure.
Electroliții neutri utilizați în cercetare, cu un pH de 7,0, transportă ionii cu eficiență ridicată. În combinație cu structura atent optimizată, aceștia nu corodează polimerul organic.
Cercetătorii susțin că polimerii ar putea rezista la 120.000 de cicluri de încărcare — de peste zece ori durata de viață a unei baterii litiu-ion obișnuite utilizate pentru stocarea energiei în rețea, potrivit datelor Energy Sustainability Directory. Bateriile pentru rețea au efectuat în medie 1,1 cicluri pe zi în 2024. În acest ritm, bateria cu apă ar putea funcționa aproximativ 300 de ani înainte de a necesita înlocuire.
Astfel de baterii sunt preferate în special pentru stocarea energiei la scară mare, cum ar fi sistemele mari pentru rețele electrice, datorită proprietăților lor neinflamabile și costurilor inițiale reduse.
Totuși, ele au și dezavantaje. Bateriile cu apă nu pot stoca la fel de multă energie precum bateriile convenționale litiu-ion sau cele pe bază de sodiu, deoarece electrozii pe bază de apă limitează tensiunea maximă.
De asemenea, aceste baterii se degradează în timp, deoarece pH-ul extrem al electrolitului produce gaze de hidrogen și oxigen, care corodează componentele metalice ale bateriei.
