Et bæredygtigt batteri med en biologisk nedbrydelig elektrolyt lavet af krabbeskaller

Accelererende efterspørgsel efter vedvarende energi og elektriske køretøjer udløser en høj efterspørgsel efter de batterier, der lagrer genereret energi og kraftmotorer. Men batterierne bag disse bæredygtighedsløsninger er ikke altid bæredygtige i sig selv. I en papirudgivelse 1. september i tidsskriftet Matter , skaber videnskabsmænd et zinkbatteri med en biologisk nedbrydelig elektrolyt fra en uventet kilde - krabbeskaller.

"Enorme mængder batterier bliver produceret og forbrugt, hvilket øger muligheden for miljøproblemer," siger hovedforfatter Liangbing Hu, direktør for University of Marylands Center for Materials Innovation. "For eksempel tager polypropylen- og polycarbonat-separatorer, som er meget udbredt i lithium-ion-batterier, hundreder eller tusinder af år at nedbryde og øge miljøbelastningen."

Batterier bruger en elektrolyt til at flytte ioner frem og tilbage mellem positivt og negativt ladede terminaler. En elektrolyt kan være en væske, pasta eller gel, og mange batterier bruger brændbare eller ætsende kemikalier til denne funktion. Dette nye batteri, som kunne lagre strøm fra store vind- og solkilder, bruger en gelelektrolyt fremstillet af et biologisk materiale kaldet chitosan.

"Kitosan er et afledt produkt af kitin. Chitin har mange kilder, herunder svampes cellevægge, eksoskeletterne af krebsdyr og blækspruttepenne," siger Hu. "Den mest udbredte kilde til chitosan er eksoskeletterne af krebsdyr, herunder krabber, rejer og hummere, som nemt kan fås fra fisk og skaldyrsaffald. Du kan finde det på dit bord."

En biologisk nedbrydelig elektrolyt betyder, at omkring to tredjedele af batteriet kan nedbrydes af mikrober - denne chitosanelektrolyt nedbrydes fuldstændigt inden for fem måneder. Dette efterlader metalkomponenten, i dette tilfælde zink, snarere end bly eller lithium, som kunne genbruges.

"Zink er mere rigeligt i jordskorpen end lithium," siger Hu. "Generelt er veludviklede zinkbatterier billigere og sikrere." Dette zink- og chitosanbatteri har en energieffektivitet på 99,7 % efter 1.000 battericyklusser, hvilket gør det til en levedygtig mulighed for at lagre energi genereret af vind og sol til overførsel til elnet.

Hu og hans team håber at fortsætte arbejdet med at gøre batterier endnu mere miljøvenlige, herunder fremstillingsprocessen. "I fremtiden håber jeg, at alle komponenter i batterier er biologisk nedbrydelige," siger Hu. "Ikke kun selve materialet, men også fremstillingsprocessen af ​​biomaterialer." + Udforsk yderligere

Elektriske gevinster i batteriets ydeevne