Учёные из City University of Hong Kong и Southern University of Science and Technology представили необычную разработку — водный, экологичный аккумулятор на основе рассола из тофу. Звучит как кулинарный эксперимент, но на деле речь идёт о серьёзном технологическом достижении, способном изменить рынок накопителей энергии.
По словам исследователей, их система демонстрирует «исключительную долговременную стабильность при циклировании и экологическую безопасность в нейтральной среде». И за этими формулировками скрывается действительно впечатляющая цифра — более 120 000 циклов заряд-разряд.
Как устроена батарея на основе рассола
В основе новой разработки — водный (aqueous) электролит нейтральной кислотности и так называемые «органические» электроды. В отличие от традиционных литий-ионных систем, здесь нет агрессивной кислой среды и горючих компонентов. Электролит нетоксичен, а вся система по уровню безопасности сравнима с обычной солёной водой.
Что это означает на практике? Во-первых, батарея не воспламеняется при повреждении. Во-вторых, отсутствует риск теплового разгона — эффекта, при котором аккумулятор начинает неконтролируемо нагреваться и может загореться. Именно этот сценарий хорошо известен владельцам устройств и электромобилей с литий-ионными батареями.
Однако у водных аккумуляторов долгое время была ахиллесова пята. Вода разлагается при определённом напряжении, что ограничивает рабочее окно и снижает энергетические характеристики. Именно поэтому такие системы традиционно уступали по долговечности и плотности энергии.
Новая батарея, способная выдержать свыше 120 тысяч циклов, по сути делает гигантский шаг вперёд. Для сравнения:
- аккумулятор смартфона обычно начинает заметно деградировать после 800 циклов;
- батареи электромобилей рассчитаны примерно на 1 500–3 000 циклов;
- даже стационарные LFP-системы для энергосетей служат порядка 6 000–10 000 циклов.
На этом фоне показатель в шесть цифр выглядит почти фантастическим.
Почему это важно
Литий-ионные батареи прочно вошли в нашу жизнь — от смартфонов до электромобилей. Но вместе с удобством они несут и проблемы: пожароопасность, сложная переработка, экологические риски при утилизации и постепенная деградация.
Водные батареи по своей природе негорючие и гораздо менее токсичные. Их потенциально проще производить из более доступных и дешёвых материалов. Кроме того, они безопаснее в обращении и утилизации. Если технология масштабируема, это может означать серьёзный сдвиг в сторону более «зелёной» энергетики.
Особенно интересной такая система выглядит для сетевых накопителей — например, в солнечных и ветровых электростанциях, где требуется долговременное буферное хранение энергии. Представьте аккумулятор, который стабильно работает десять и более лет, выдерживая ежедневные циклы зарядки и разрядки. Для балансировки энергосетей это буквально золото.
Где может применяться новая технология
Хотя теоретически водную батарею можно было бы установить и в смартфон, низкая плотность энергии делает это решение малоподходящим для компактной электроники. Зато для стационарных задач — самое то.
Потенциальные направления включают:
- накопители для солнечных и ветряных ферм;
- резервное питание дата-центров;
- системы аварийного энергоснабжения на военных объектах;
- проекты электрификации сельских и удалённых районов.
Именно такие сценарии, по всей видимости, и являются приоритетом для разработчиков.
Сможет ли технология выйти из лаборатории?
История знает множество «прорывных» аккумуляторов, которые так и остались на страницах научных журналов. Ключевой вопрос — масштабирование. Можно ли выпускать такие батареи промышленными партиями? Достаточна ли их плотность энергии для конкуренции? Сохранится ли ресурс в реальных, а не лабораторных условиях?
Без положительных ответов на эти вопросы даже самый впечатляющий результат не покинет пределы академической среды.
Тем не менее исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, демонстрирует серьёзный научный потенциал. Если команде удастся подтвердить масштабируемость и экономическую эффективность, аккумулятор на основе рассола из тофу может стать важным элементом инфраструктуры возобновляемой энергетики.
