Об этом сообщили в пресс-службе вуза.
Подробности от авторов А. Тохтабаевой и старшего преподавателя кафедры общей и экспериментальной физики А. Росанова
Главной задачей при создании элемента был подбор источника с минимальным воздействием на окружающую среду. Даже при аварии, например разливе электролита, природа не пострадает, так как в разработке отсутствуют тяжелые металлы, соединения лития и диоксины. В сухом виде без солевого раствора батарея способна храниться много лет, а высокая теоретическая энергоемкость магния делает элемент перспективным для резервного питания.В российских условиях солнечные панели и ветрогенераторы работают нестабильно. Для обеспечения света в темное время суток или при отсутствии ветра к ним требуются дорогие и громоздкие аккумуляторы. Ученые университета решили применить принцип гальванического элемента, создав его современную и безопасную версию.
Конструкция и технология
Конструкция включает магниевый анод и воздушный катод. Принцип работы основан на химической реакции между магниевым анодом и кислородом из воздуха в солевом растворе. Когда цепь замыкается, внутри элемента протекает химическая реакция: магниевая пластина во взаимодействии с атмосферным кислородом начинает постепенно отдавать ионы в соляной раствор, при этом высвобождаются электроны, что создает электрический ток. Единственный побочный продукт реакции - экологически безопасный гидроксид магния.Стабильную работу системы обеспечивает специальная конструкция катода. Его многослойная структура, состоящая из мембран и углеродной ткани с платиновым напылением, позволяет эффективно поглощать кислород. Платина в качестве катализатора направляет реакцию по четырехэлектронному пути, блокируя образование пероксида водорода. Это технологическое решение предотвращает падение мощности, поддерживает высокий коэффициент полезного действия устройства, поддерживает стабильность работы и срока службы устройства.
Магниево-воздушные элементы
Магниево-воздушные (Mg-air) батареи обладают высокой теоретической плотностью энергии и безопаснее, чем литий-ионные батареи, но сталкиваются с проблемами коррозии анода, пассивации и низкой эффективности использования.Пассивация магния - это процесс формирования защитного слоя на поверхности металла, который препятствует его дальнейшему окислению и коррозии. Особенность магния заключается в том, что для запуска процесса пассивации не требуется обязательного контакта с кислородом. На поверхности магния образуется оксидная пленка, которая защищает металл от коррозии. Но пассивация может быть нежелательным явлением при использовании магния в качестве анода в электрохимических процессах, где требуется равномерное растворение. В этом случае пассивация может снижать эффективность работы системы. Чтобы снизить этот эффект, используют специальные методы, например, оптимизацию состава электролита или использование сплавов магния с добавками, улучшающими кинетику растворения.
Автор: А. Шевченко
