Учени откриха по-прост начин за създаване на високоефективни флуоридни батерии, съобщава уебсайтът "Knowridge". Литиево-йонните батерии захранват всичко – от смартфони и лаптопи до електрически автомобили. С нарастващото глобално търсене на системи за съхранение на енергия учените търсят нови технологии за батерии, които да съхраняват повече енергия, да струват по-малко и да разчитат на широко разпространени суровини.

Една от обещаващите възможности е флуоридната шатълна батерия. Макар технологията все още да е в процес на разработка, тя привлича сериозен интерес, тъй като има потенциала да съхранява значително повече енергия от съвременните литиево-йонни батерии. Освен това използва евтини материали, които се срещат в изобилие в земната кора.

За разлика от литиево-йонните батерии, при които литиевите йони се придвижват между два електрода, флуоридните шатълни батерии функционират чрез пренос на флуоридни йони. На теория този механизъм позволява съхраняването на много по-голямо количество енергия.

Съществува обаче сериозно предизвикателство. Батерията разчита на два химични процеса – флуориране и дефлуориране. Процесът на дефлуориране се осъществява сравнително лесно, докато флуорирането се оказва значително по-трудно.

По време на флуорирането често възникват нежелани странични реакции, а част от промените стават необратими. Тези проблеми влошават характеристиките на батерията и съкращават нейния експлоатационен живот.

Учени по света се опитват да решат този проблем от години.

Един от възможните подходи е увеличаването на концентрацията на флуоридни йони в електролита на батерията. Електролитът представлява средата, която позволява движението на заредени частици между електродите. За съжаление, флуоридните соли се разтварят трудно в много от органичните течности, използвани като електролити.

Предишни изследвания са използвали специално разработени органични молекули за подпомагане на разтварянето на флуоридните йони. Тези молекули обаче често са скъпи и трудни за синтезиране. В някои случаи те задържат флуоридните йони твърде силно, което затруднява протичането на необходимите реакции в батерията.

За да преодолее тези ограничения, изследователски екип е изпробвал различен подход. Учените са насочили вниманието си към стабилно неорганично съединение, известно като калиев тетрафлуороборат (KBF4).

Изследователите смесили KBF4 с цезиев флуорид и органична течност, наречена тетраглим. Те установили, че добавянето на KBF4 драстично променя поведението на електролита. Значително по-голямо количество флуоридни соли се разтваряло успешно, което подсказва, че KBF4 променя средата около флуоридните йони.

След това екипът тества новия електролит в експериментални батерии. Чрез няколко аналитични метода учените установили, че батериите могат многократно да извършват както флуориране, така и дефлуориране. Тази обратимост е от решаващо значение, тъй като акумулаторните батерии трябва да могат да преминават през едни и същи реакции многократно.

Наблюденията показали още, че реакцията на флуориране протича при условия, които се различават съществено от използваните досега системи с органични добавки. Това подсказва, че KBF4 контролира флуоридните йони по принципно нов и потенциално по-ефективен начин.

Особено важно е, че KBF4 е химически стабилен и сравнително евтин материал. Изследователите смятат, че той може да осигури по-прост и по-практичен път към разработването на флуоридни шатълни батерии.

Предстои още много работа, преди технологията да достигне до пазара. Необходимо е учените да изяснят по-задълбочено механизма на действие на новия електролит и да подобрят конструкцията и издръжливостта на батериите.

Изследването все пак представлява важна стъпка напред. Ако разработките продължат успешно, флуоридните шатълни батерии могат да се превърнат в мощна, евтина и устойчива алтернатива на днешната литиево-йонна технология и да помогнат за посрещането на нарастващите световни енергийни потребности. | БГНЕС