研究人员创造了一种高性能的金属废料和肥皂电池

取下旧的金属废料，将其放入装有肥皂水的玻璃罐中，并获得高性能的电池。范德比尔特大学的研究人员坚持了这一理念，该研究人员是由废铜和钢制成的具有足够功能的电池的创造者。

该大学工程副教授Carey Pint说：“想象一下，每年越来越多的金属废料可以用来为未来的可再生能源提供动力，而不是成为环境和加工厂的负担。”范德比尔特。

品脱（Pint）领导了一个研究小组，该小组使用钢和铜碎片（这是最常见的两种废弃材料）制造出世界上第一批由这些金属制成的电池。这样的电池可以累积能量，不会比传统的铅酸电池差。在充电速度方面，新的发展可以与超快速超级电容器相提并论。

范德比尔特大学和机械工程学院跨学科计划的研究生和学生组成的研究团队在ACS能源快报中描述了他们的成就。在他们的工作中，科学家展示了他们技术的多功能性，这使我们能够加工各种形状，尺寸和纯度的钢和铜材料，以生产电池的功能组件。



在所得电池中，电池电压为1.8V，能量密度达到20W * h / kg，功率密度高达20kW / kg。该电池经受了5,000次连续充电循环，相当于每天充电和放电13年。经过实验，他保留了超过90％的能力。

这种表现之谜的答案在于阳极氧化是使用阳极氧化建立氧化膜的普遍方法。通常，它用于使铝具有强度和装饰性，但几乎可以对任何金属进行阳极氧化处理。尽管不建议这样做，即使在家里也可以完成。

在第一阶段，进行准备工作：对金属表面进行抛光和抛光。然后，通常在汽油，酒精或丙酮等有机溶剂的帮助下进行脱脂，并用碱（普通肥皂溶液）处理。下一步是用浓硫酸和铬峰溶液对表面进行断头处理。这样做是为了去除氧化物。，阻止新涂料的应用。此外，实际上，阳极氧化是在直流电的影响下电解质溶液中金属的氧化。作为传导电流的物质，也可以使用已经浓度较低的硫酸溶液。您不太可能在家中找到它，因此可以用食用盐和苏打水代替它。

室温足以将铜和钢转变为功能性电极，用于可充电能量存储。在其影响下，这些多组分合金转化为氧化铁（在氧化还原反应中具有活性）和氧化铜。研究人员发现，当用洗衣粉和电流溶液对钢铁和铜废料进行阳极氧化时，研究人员发现金属表面被重建成纳米级的金属氧化物网络，当与电解质的水溶液相互作用时，该金属氧化物网络可以存储和释放能量。
该小组的结论是，这些具有纳米网络的区域可以解释这种快速充电过程以及电池的出色稳定性。含有氢氧化钾的电解质的不易燃水溶液，氢氧化钾是一种用于制造洗衣粉的廉价碱，用于制造由铜和钢制成的电池。 Pint


电池的第一个原型

指出，当您的主要目标是使用简易工具生产电池材料的价格如此之低，以至于大规模生产设施毫无意义时，您应该采用不同于研究实验的方法实验室。

“我们看到现代社会正在逐步向“创造文化”迈进，新产品的大规模生产正在逐步向个人或社区扩展。到目前为止，电池仍然没有这种文化，但是我相信，将有一天居民将与网络断开连接并生产自己的电池。 Pint说，这是电池技术起步的水平，我认为我们可以回到这一水平。

范德比尔特大学（Vanderbilt University）的一组科学家从巴格达炮台中汲取了灵感-在亚历山德罗·伏打（Alessandro Volta）诞生2000年之前发明的简单设备。它由一个陶罐，一个铜片和一个铁棒组成，它们与电解质一起被发现。相信这种充满碱或酸的电池可产生1V的电压。在过去的一个世纪中，科学家们对这种原电池进行了实验，试图精确复制巴格达电池并重现该反应。历史悠久的实验非常成功。但是，一些持怀疑态度的科学家认为，该伪像可以产生能量的事实并不意味着它被用于此目的。尽管对该工件的解释仍存在争议，但其简单的设计已成为创建新产品的一个示例。未来，科学家计划建造一种适用于节能智能家居的全尺寸原型电池。

“通过这个项目，我们正在开辟新的视野，其积极的结果不是商业化，而是可以向公众发布的一系列清晰的说明。品特说：“这是对电池功能的绝对反思，它将有助于绕开阻碍能量积累和节约创新的障碍。”

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN398941/