Исследователи из Аравии разработали простой и экономически выгодный метод, который позволяет более чем в десять раз увеличить долговечность водных аккумуляторов. Решение проблемы их быстрой деградации, долгое время сдерживавшей развитие этой безопасной технологии, заключается в добавлении в электролит сульфатных солей1. Об этом 2 августа 2025 года сообщил портал ummid.com со ссылкой на руководителя работы профессора Хусама Альшарифа.
Свободные молекулы воды участвуют в паразитных химических реакциях на поверхности анода2, что приводит к его постепенному разрушению и выходу батареи из строя. Руководитель исследования, профессор Хусам Альшариф, пояснил, что структура воды в электролите3 является ключевым параметром, которым ранее пренебрегали. В ходе работы было установлено, что добавление солей, например, сульфата цинка, меняет ситуацию. Сульфат-ионы связывают молекулы воды, предотвращая их контакт с анодом и участие в побочных процессах.
По данным science daily от 27 июля 2025 года, исследователь Юнпей Чжу, проводивший эксперименты, подтвердил, что сульфатные соли химически стабильны, широко распространены и имеют низкую стоимость. Это делает предложенное решение экономически выгодным. Лабораторные испытания показали, что метод эффективен для батарей с различными металлическими анодами, что указывает на его потенциальную универсальность.
Технология прошла проверку только в лабораторных условиях. Для ее коммерциализации необходимы дополнительные испытания на батареях промышленного размера, которые должны подтвердить стабильность работы после тысяч циклов заряда-разряда в реальных условиях. Водные аккумуляторы рассматриваются как более безопасная альтернатива литиевым батареям для крупномасштабных систем хранения энергии, например, для солнечных и ветровых электростанций. Повышение их долговечности является критически важным фактором для широкого внедрения.
Исследовательская группа продолжает работу над оптимизацией состава электролита и тестированием различных комбинаций солей. Дальнейшие исследования будут направлены на понимание фундаментальных механизмов взаимодействия сульфат-ионов с компонентами. Водные батареи не содержат легковоспламеняющихся органических растворителей, что снижает риски возгорания. Развитие этой технологии соответствует глобальным тенденциям перехода к возобновляемым источникам энергии.
В рамках исследования от 21 августа 2023 года ученые проанализировали несколько типов сульфатных солей, включая сульфат цинка, сульфат натрия и сульфат калия. Наиболее многообещающими результаты были получены с использованием сульфата цинка в концентрации 0.5 моль/л. Эксперименты проводились на прототипах батарей с цинковым и медным анодами. В обоих случаях наблюдалось значительное улучшение стабильности электрохимических характеристик.
Методика исследований включала циклы заряда-разряда при различных плотностях тока, электрохимическую импедансную спектроскопию и сканирующую электронную микроскопию для анализа морфологии электродов. Полученные данные показали, что модифицированный электролит предотвращает образование дендритов на поверхности анода, что является одной из основных причин короткого замыкания в батареях.
Текущий этап работы сосредоточен на адаптации технологии для промышленного производства. Исследователи сотрудничают с производителями аккумуляторов для разработки пилотных партий батарей. Дальнейшие исследования будут включать изучение влияния сульфатных добавок на катодные материалы и поиск оптимальных комбинаций с различными типами электролитов. Также планируется исследование кинетики электрохимических процессов в модифицированном электролите для дальнейшей оптимизации состава.
Научный обозреватель в области медицины и биологии. Моя задача — находить, анализировать и интерпретировать новейшие научные исследования, делая их понятными и доступными для широкой аудитории. С помощью критического анализа я отделяю значимые открытия от шума, объясняю сложные механизмы заболеваний, новые методы лечения и биологические открытия.
