Ученые предлагают использовать грибы для создания более эффективных аккумуляторов

В большинстве современных аккумуляторов в качестве анода используется графит, производство которого довольно затратно и требует использования больших объемов кислот (плавиковой и серной), которые наносят вред окружающей среде. К примеру, для производства прогнозируемых 6 миллионов электромобилей к 2020 году потребуется около 900 000 тонн графита и соответствующие объемы используемых для обработки химикатов. Очевидно, что такой производственный процесс должен быть заменен на более экологичный как можно скорее. Здесь на помощью и приходят грибы с их высоким содержанием углерода, дешевизной и экологической безвредностью.

Грибы являются привлекательным материалом для использования в аккумуляторах благодаря своей высокой пористости (наличии множества маленьких отверстий для протекания газа или жидкости), что приводит к улучшенным возможностям хранения и передачи энергии. Кроме того, концентрированные растворы щелочей со временем только улучшают эти показатели, открывая новые и новые поры (т.е. такие аккумуляторы будут серьезно отличатся от нынешних, которые по мере использования все хуже держат заряд). Основываясь на этих предпосылках, исследователи из Университета Калифорнии создали новый тип литий-ионных аккумуляторов, использующих в качестве анода дешевый и экологически-чистый материал, полученный путем особой обработки грибов портобелло (родственники шампиньонов).

Общая схема процесса обработки.

Общая схема процесса обработки.
Источник: Campbell, B. et al., Sci. Rep. 5, 14575 (2015).

Изготовление опытных образцов происходило следующим образом. Очищенные грибы нарезались с помощью бритвенных лезвий и укладывались на кремниевые подложки, где проходили предварительную сушку при температуре 80 градусов Цельсия. Затем они накрывались второй кремниевой пластиной и помещались в высокотемпературную печь, где продувались аргоном при температуре до 500 градусов Цельсия. После охлаждения образцы подвергали дополнительной процедуре пиролиза при температурах от 700 до 1100 градусов Цельсия.

Полученный в результате такого процесса материал представлял собой сеть соединенных между собой углеродных нанолент с иерархической пористостью (т.е. с порами размером от долей нанометра до десятков нанометров). Проанализировав снимки материала под электронным микроскопом ученые увидели постоянное улучшение пористости материала при нагревании от 900 до 1100 градусов Цельсия, что говорит о самоактивации материала благодаря высокому содержанию в нем природного калия.

Пористость на различном масштабе.

Пористость нового материала на различном масштабе.
Источник: Campbell, B. et al., Sci. Rep. 5, 14575 (2015).

Далее ученые использовали этот материал для изготовления привычных нам плоских батареек, где в качестве разделительной прослойки использовался микропористый полипропилен, а в качестве второго электрода - стандартная литиевая фольга.

Источник: http://phys.org/news/2015-09-porous-portabella-mushrooms-key-efficient.html

Наше сообщество Вконтакте: https://vk.com/makeitquantum