Ученые создали «жидкую батарею», которая меняет физическую форму для хранения энергии

Исследователи из Северо-Западного университета (США) представили инновационную химическую систему, способную сохранять энергию за счет полной перестройки своей структуры. В обычном состоянии материал представляет собой желтую жидкость, которая при «зарядке» превращается в плотный черный гель, способный удерживать электроны в течение нескольких месяцев. Результаты работы были опубликованы в научном журнале Chem.

Механизм трансформации и хранения

В основе технологии лежит использование мягкой молекулярной платформы, которая объединяет в себе функции захвата, хранения энергии и катализа. Процесс зарядки может происходить под воздействием различных источников: видимого света, электричества, химического топлива или рентгеновского излучения. Когда молекулы материала принимают электроны, они начинают связываться друг с другом, образуя длинные полимерные волокна. Этот процесс самосборки превращает жидкую субстанцию в электропроводящий гидрогель.

В отличие от традиционных литий-ионных аккумуляторов, где ионы перемещаются между электродами внутри фиксированной структуры, здесь материал физически перестраивается вокруг накопленных электронов. В условиях отсутствия кислорода такой гель может сохранять заряд крайне долго, не теряя своих свойств.

Практическое применение и «темный фотокатализ»

Для высвобождения накопленной энергии в систему вводится кислород. Он принимает накопленные электроны, в результате чего образуются активные формы кислорода — высокореактивные молекулы, способные вызывать окисление органических веществ. Разработчики называют этот процесс «темным фотокатализом», так как накопленная ранее световая энергия может быть использована для запуска химических реакций в полной темноте.

Хотя данная технология не предназначена для питания электроники, она открывает широкие возможности для выполнения специфической химической работы:

• разложение органических загрязнителей в сточных водах;
• стерилизация поверхностей и инструментов;
• проведение сложных химических реакций без постоянного источника света;
• создание новых материалов с управляемыми свойствами.

После завершения реакции и отдачи всех электронов материал возвращается в свое первоначальное состояние — желтую жидкость. Система является полностью обратимой и пригодной для многократного использования. Как отмечают эксперты, это первый зафиксированный случай создания материала, который хранит энергию путем полной физической перестройки своей структуры.

Твитнуть