Натрий-ионная батарея очищает морскую воду

09.10.2025

Проблема эффективного и экологически безопасного хранения энергии становится все более актуальной на фоне растущего спроса на аккумуляторы и перехода к возобновляемым источникам. Литий-ионные батареи, несмотря на свою популярность, сопряжены с высокой стоимостью и значительным вредом для окружающей среды при добыче сырья. Поэтому ученые по всему миру активно ищут альтернативы. Одной из самых перспективных разработок последних лет стала работа исследователей из Университета Суррея в Великобритании, предложивших необычное и одновременно гениальное решение для натрий-ионных аккумуляторов.

Команда ученых под руководством доктора Даниэля Коммандера обнаружила, что сохранение воды в структуре одного из компонентов батареи, а не ее удаление, как делалось ранее, приводит к существенному росту эффективности устройства. Это простое изменение позволило батарее заряжаться быстрее, дольше удерживать заряд и демонстрировать повышенную стабильность в течение более чем 400 циклов зарядки.

Материал, ставший центром исследования, называется натрий-ванадиевый оксид (NaVO). Обычно его нагревают, чтобы удалить влагу, считая воду вредной для электрохимических процессов. Однако, оставив воду в структуре, ученые получили соединение NVOH - натрий-ванадат-гидрат, - которое показало значительно лучшие результаты. В лабораторных испытаниях этот материал смог накопить почти вдвое больше энергии, чем стандартные натрий-ионные аналоги.

"Наши результаты были совершенно неожиданными, - признался доктор Коммандер. - Мы просто решили проверить, что произойдет, если не удалять воду. Оказалось, что именно она способствует улучшению характеристик батареи". Это открытие не только меняет подход к проектированию натрий-ионных аккумуляторов, но и указывает на важность переосмысления традиционных технологических процедур.

Не менее удивительным стало и другое наблюдение: NVOH способен стабильно работать даже в соленой воде, где большинство батарей теряют эффективность. Более того, во время экспериментов материал не только сохранял способность к накоплению энергии, но и фактически очищал воду. Графитовый электрод в процессе зарядки извлекал из раствора хлориды, что приводило к частичному опреснению морской воды.

Такой эффект открывает совершенно новую перспективу - объединение технологий хранения энергии и очистки воды. В будущем подобные системы смогут использовать морскую воду как природный электролит, одновременно производя пресную воду и обеспечивая стабильное накопление энергии. Это решение не только снижает стоимость производства батарей, но и делает их экологически безопаснее.

Работа Университета Суррея демонстрирует, что натрий может стать достойной альтернативой литию. Этот элемент гораздо доступнее, его добыча требует меньше ресурсов и не наносит столь серьезного ущерба экосистемам. Если результаты исследований подтвердятся в промышленных условиях, натрий-ионные батареи смогут заменить литий-ионные в электромобилях, системах хранения энергии для солнечных и ветряных станций, а также помочь в решении проблемы нехватки пресной воды.

<< Назад: Мужской мозг стареет быстрее, чем женский 09.10.2025

>> Вперед: Гибкий имплант для точечной терапии 08.10.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Точечное редактирование молекул ускоряет получение важных фармацевтических соединений 20.09.2026 Создание новых лекарственных препаратов нередко начинается с получения большого набора близких по структуре молекул, после чего специалисты проверяют, как небольшие изменения влияют на их свойства. Однако традиционный органический синтез может превращать такую работу в долгую последовательность отдельных реакций. Химики из Чикагского университета предложили иной подход: вместо построения молекулы практически с нуля они научились точечно изменять уже существующий молекулярный каркас, заменяя в нем всего один атом. Разработанная реакция позволяет непосредственно превращать изоксазолы в пирролы - пятичленные соединения, широко представленные в биологически активных веществах и лекарственных препаратах. При этом сами пирролы имеют гораздо более широкое биологическое значение. Структуры на их основе входят в состав гемма, обеспечивающего перенос кислорода кровью, а также хлорофилла, благодаря которому растения способны осуществлять фотосинтез. Несмотря на важность этих соединений, получение некоторых представителей пиррольного ряда в лабораторных условиях остается сложным и затратным. Изоксазолы могут служить удобной отправной точкой для такого синтеза благодаря сходству их молекулярных структур с пирролами. Кольца этих двух классов отличаются фактически одним атомом: на месте углерода в пирроле в изоксазоле находится кислород. При этом исходные изоксазольные соединения зачастую значительно дешевле и проще в получении. В одном из рассмотренных исследователями примеров грамм изоксазольного соединения обходился примерно в 11 долларов, тогда как соответствующий пиррол стоил около 2000 долларов. Именно на поиске подобных преобразований специализируется лаборатория профессора Марка Левина. Его научная группа развивает направление, известное как редактирование молекулярного скелета. Вместо того чтобы последовательно собирать сложную структуру из отдельных фрагментов, химики пытаются взять уже существующую молекулу и непосредственно изменить ее каркас. Такой принцип позволяет рассматривать химический синтез почти как редактирование готового текста: большая часть исходной структуры сохраняется, а необходимая корректировка производится непосредственно в нужном месте. В новой работе исследователи искали простой способ превратить изоксазольное кольцо в пиррольное. После серии экспериментов специалистам удалось подобрать последовательность превращений, которую можно завершить всего за один-два дня. Более того, весь процесс проводится в одной колбе, без необходимости переносить промежуточный продукт между несколькими стадиями синтеза. По сравнению с традиционными многоэтапными методами это существенно упрощает получение конечного соединения. Ключевую роль в реакции играет специальная пропаргильная группа, содержащая три атома углерода. Сначала ее присоединяют к исходному изоксазольному кольцу, после чего происходит раскрытие структуры. В ходе последующего преобразования атом кислорода, присутствующий в исходном кольце, заменяется одним из новых атомов углерода. В результате формируется требуемый пиррольный каркас, причем большая часть исходной молекулярной структуры остается практически неизменной. Для фармацевтической химии подобная технология особенно ценна возможностью быстро получать целые серии родственных соединений. Исследователю часто необходимо проверить десятки вариантов одной молекулы, отличающихся лишь небольшими структурными деталями, а затем сравнить их биологическую активность. Если для каждого варианта приходится полностью повторять сложный синтез, поиск перспективного вещества становится значительно дольше и дороже. Точечное редактирование позволяет сохранить уже созданный каркас и оперативно менять отдельные его элементы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026