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綠色的鹽水電池依靠一種新的陽極就可以走完全程

為現代世界提供動力的鋰離子電池可能是我們目前最好的解決方案,但科學家們仍在繼續對其成分進行試驗,以追求更安全、環保成本更低的設備(以及其他可取的特性)。美國中佛羅里達大學(UCF)的一個團隊提出了一種符合這兩個條件的新設計,即使用海水來代替易燃和有毒的電解質,並使用新的陽極來提高其耐久性。

大家都知道,電池內部是有一種電解質溶液的,它在陰極和陽極兩個電極之間攜帶搬運電荷。但是,這種溶液中含有易燃的溶劑,有起火的危險,並且也有毒,當電池耗盡或丟棄時,又有可能造成環境破壞。

上圖:鋅錳合金陽極的製備與表徵

一種更安全、更環保的替代方法是使用海水作為電解質溶液,而這項技術近年來取得了一些令人興奮的進展。例如,美國陸軍研究實驗室(US Army Research Laboratory)的一個團隊多年來一直在研究以鹽水為電解質的電池,並逐漸將其電壓提高到可以為家用電器供電的水平。

同時,UCF團隊也一直在追求一個類似的目標,即所謂的水基鋅電池。然而,這些設備遇到麻煩的地方是電池陽極上的鋅在運行過程中增長,這對電池的耐久性和整體壽命產生了負面影響。

上圖:鋅錳合金在水溶液中的電化學性能和鍍鋅/脫鋅行為。

通過使用塗有鋅錳納米合金的陽極,科學家們相信他們已經找到了解決這個問題的方法。在大電流下,這種設計在1000小時的充放電循環中被證明是穩定的,沒有顯示出任何退化的跡象。

主持研究的科學家表示:「我們開發了一種耐用、堅固的3D電極,可用於極端條件下的海水電池。我們多年來一直致力於水性電池和海水資源的利用,所以我們在這一領域擁有專業知識,也知道它應該如何發展。」

科學家們意識到這種電池設計為水下航行器提供動力的巨大潛力,他們也相信,隨著進一步的發展,鋅錳合金也可以用於非水基電池。

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