Заряжать машину придется в разы реже? Ученые создали новый катализатор, который может ускорить развитие литий-кислородных батарей

Исследователи нашли замену платине

Японские исследователи из Технологического института Сибаура сообщили о разработке нового катализатора, который не содержит платины, но по эффективности способен конкурировать с материалами на основе драгоценных металлов. По словам ученых, это может приблизить появление литий-кислородных аккумуляторов — технологии, которую давно называют одним из самых перспективных направлений в развитии систем хранения энергии.

Главное преимущество литий-кислородных батарей заключается в их потенциальной энергоемкости. Теоретически они способны хранить примерно в десять раз больше энергии, чем современные литий-ионные аккумуляторы. Если эту технологию удастся довести до промышленного производства, электромобили смогут проезжать значительно большие расстояния без подзарядки, а дроны — оставаться в воздухе намного дольше.

До сих пор главным препятствием для массового внедрения оставалась высокая стоимость. Чтобы ускорить химические реакции кислорода при зарядке и разрядке, обычно используют платину или рутений — дорогие драгоценные металлы, сильно увеличивающие стоимость аккумуляторов.

Команда профессора Такахиро Исидзаки предложила более доступную альтернативу. Исследователи объединили два оксидных материала — перовскит и шпинель — в единый композитный катализатор. Испытания показали, что новый материал оказался эффективнее каждого из компонентов по отдельности.

Во время зарядки катализатор превзошел по эффективности коммерческий оксид рутения, а при разрядке продемонстрировал характеристики, сопоставимые с платиной. Одним из самых впечатляющих результатов стала разница напряжений между зарядкой и разрядкой всего 1,14 В — это один из лучших показателей для литий-кислородных аккумуляторов. Чем меньше эта разница, тем выше эффективность батареи и тем меньше энергии теряется в процессе работы.

Не менее интересным оказалось и другое открытие. Ученые выяснили, что высокая производительность катализатора зависит не столько от площади его поверхности, как считалось ранее, сколько от особенностей электронной структуры.

Ученые считают, что новая технология может стать важным шагом к созданию электромобилей с существенно увеличенным запасом хода, более автономных дронов и эффективных систем хранения энергии для солнечных и ветряных электростанций. Кроме того, разработка потенциально может найти применение в производстве «зеленого» водорода.

Впрочем, говорить о скором появлении таких батарей в серийных устройствах пока рано. Новая технологий находится на стадии лабораторных испытаний, и до коммерческого внедрения ученым предстоит решить еще немало задач.