Nutitelefonid, tahvelarvutid ja muud elektroonikaseadmed töötavad laetavate patareidega, kuid pärast tuhandeid kasutustsükleid hakkavad akud kaotama võimet hoida laadimist. Enamik tänapäevaseid patareisid on liitium, kuid aja jooksul söövitab aku sees olev liitium.
Irvine, California ülikooli teadlased, kasutasid liitiumi asemel elektrilaengu hoidmiseks kuldseid nanotraate ja leiti, et nende väljatöötatud süsteem on traditsioonilistest liitiumpatareidest parem. See pidas vastu 200 000 laadimistsüklit ilma omaduste ja korrosiooni tunnuste olulise halvenemiseta.
Kuid nad ei saa endiselt täielikult aru, miks see juhtub. Katse algne idee oli teha tahke elektrolüüdipatarei, milles vedela elektrolüüdi asemel kasutatakse elektrolüüdipastat. Vedelad patareid, näiteks liitium, on kergesti süttivad ja temperatuuritundlikud. Teadlased katsetasid paksude juhtivate pastade kasutamist.
"Alustasime seadme laadimise tsüklit ja mõistsime siis, et see ei sure", "ütles uuringujuht Reginald Penner. "Kuid siiani ei saa me selle mehhanismist aru."
Uue tehnoloogia kohaselt kasutatakse patareide loomiseks kuldset nanotraati, suurus ei ole bakterist paksem, kaetud mangaanoksiidiga ja kaitstud elektrolüüdipasta kihiga. Korrosiooni vältimiseks on pasta koostoimes oksiidkattega. Mida pikem on nanotraat, seda suurem on pind ja seda rohkem laengut see mahutab. Teised teadlased on nanojuhtmetega pikka aega katsetanud, kuid erinevalt neist soovitasid Irvine'i ülikooli teadlased esmalt kasutada kaitsepastat.
“Pasta teeb palju enamat kui lihtsalt juhtmete kooshoidmine. Tundub, et see muudab metalloksiidi pehmemaks ja pragunemiskindlamaks,”ütles Penner.
See tehnoloogia lubab suurendada tarbeelektroonika aku kasutusaega 400 korda, kuid seni pole testplatvorm päris aku. Patareidel on anood, mille kaudu elektrivool siseneb süsteemi, ja katood, mille kaudu see väljub. Selle asemel sidusid teadlased kokku kaks katoodi, mis laadimisel üksteist asendavad. Katoodide vahetamise pidev tsükkel muudab ideaalse süsteemi mitme laadimise testimiseks.
Penner ütleb, et see on nagu pidev protsess ühest tassist teise ja uuesti tagasi valamiseks. Pärast mitusada valamistsüklit valatakse tavaliselt osa veest välja, vähendades “laengut”. Kuid Penneri süsteem kaotab "tasside" vahel 200 tuhat korda vett valades ainult umbes 5 protsenti.
Reklaamvideo:
Hoolimata sellest, et selles katses kasutati tühiseid koguseid kulda, võib see selliste patareide tootmise kalliks teha. Penner soovitab, et kulla asemel võiks kasutada tavalisemat metalli nagu nikkel.
Sergei Lukavsky
