Водные магниевые батареи как альтернатива литий-ионным аккумуляторным батареям

Водные магниевые батареи как альтернатива литий-ионным аккумуляторным батареям

Тысячи исследований в последние годы направлены на поиски более безопасных и эффективных альтернатив литий-ионных аккумуляторных батарей. Одним из таких перспективных вариантов стали водные магниевые батареи, которые работают на базе взаимодействие магния с водородом. При этом магний выступает в качестве анода батарейки, а водород играет роль катода. Рассмотрим подробнее все плюсы и минусы батарей данного вида.

Аккумуляторные батарейки новинки Ni-Mh: особенности

Водные магниевые батареи представляют собой батареи, в которых магний используется в качестве активного агента для переноса заряда. Они могут работать в водной среде, что делает их подходящими для различных сложных гаджетов, включая аварийные системы и оборудование, требующее постоянного тока. К примеру, для устройств в сфере метеорологии и геофизики.

Принцип функционирования таких батарей

Водные магниевые аккумуляторные батарейки Ni-Mh работают на основе электрохимической реакции между магнием и водой (либо электролитом).

Основные принципы их работы:

·        Электрохимическая реакция. В подобных батареях магний служит анодом. При реакции с водой магний окисляется, освобождая электроны и образуя магний-гидроксид и водород.

·        Цепь. Освобожденные электроны движутся через внешнюю цепь к катоду, где происходит восстановительная реакция. Это создает электрический ток, который можно использовать для питания различных гаджетов.

·        Электролит. Водный электролит позволяет ионам свободно перемещаться, обеспечивая постоянный поток заряда между анодом и катодом. Обычно это раствор сульфата магния или другого подходящего.

·        Утилизация остаточного продукта. В процессе работы батареи накапливаются продукты химреакции, что может влиять на ее эффективность со временем. В некоторых конструкциях новейших водно-магниевых аккумуляторных батарей уже предусмотрены механизмы для удаления или переработки образующихся веществ.

Преимущества:

·        Эффективность. Аккумуляторные батареи данного типа могут функционировать до 20 дней до дополнительной подзарядки.

·        Безопасность. Водные магниевые батареи менее подвержены перегреву по сравнению с литий-ионными аккумуляторными батареями.

·        Экологичность. Магний — это обильный и безопасный материал, не вызывающий проблем с утилизацией, как у токсичных металлов из состава li-ion аккумуляторных батарей.

·        Высокая плотность энергии. Они имеют высокий энергозапас, что делает их конкурентоспособными даже для устройств с высоким энергопотреблением, чем ранее могли похвастаться в основном только литиевые батареи. Батареи магниевые могут обеспечивать мощность до 150 кВт в сочетании с безопасностью и экологичностью при эксплуатации.

Тем не менее, существуют и вызовы перед массовым запуском производства Ni-Mh батареек. К примеру, явно требуется улучшить проводимость и механические свойства в соответствии с требованиями современного рынка. Также специалисты поставили для себя задачу разработать более эффективные технологии зарядки-разрядки, чтобы догнать по удобству привычные всем литий-ионные аккумуляторные батарейки.