Телефон можно будет зарядить с помощью утренней пробежки

Что, если можно было бы зарядить аккумулятор вашего телефона, вставив провод для зарядки в разъем на кроссовке и пробежавшись несколько кругов по стадиону? Такой необычный сценарий в скором времени может стать более вероятным благодаря работе Чжун Ли Вана (Zhong Lin Wang) и его коллег из Технологического Института Джорджии. Исследователи разработали аккумулятор, который может перезаряжаться от многократно повторяющегося сжатия.

В то время, как основой изобретения Вана являются наноматериалы, которые способны генерировать электричество, в прошлом году исследователи изучали материалы, способные к хранению энергии. Ван подчеркивает, что первоначально исследователи рассматривали возможность реализации двухстадийного процесса – генерацию электроэнергии с последующим ее запасанием и хранением, однако затем было принято решение сомвестить получение и запасание электроэнергии в рамках одной стадии.

Рис. 1. Разработаны аккумуляторы, заряжающиеся
при многократном сжатии. (Рисунок из Nano Lett., 2012,
DOI: 10.1021/nl302879t).

Для этого исследователи из группы Ваана заменили ион-проницаемую полиэтиленовую пленку, обычно разделяющую анод и катод в литийионном аккумуляторе на пленку из поляризованного поливинилидендифторида [polyvinylidene difluoride (PVDF)].

Если на пленку нажимать, ее противолежащие поверхности поляризуются, генерируя пьезоэлектрическое поле, вызывающее серию электрохимических процессов в элементе питания.

Пьезоэлектрическое поле приводит к тому, что ионы лития, образующиеся при диссоциации входящего в состав электролита LiPF₆, начинают перемещаться через мембрану, происходит окисление обычного для таких аккумуляторов катода LiCoO₂, в результате чего образуется большее количество катионов лития и электронов, которые восстанавливают анод из титаноксидных нанотрубок. С каждым нажатием процесс зарядки продолжается до установления химического равновесия.

Созданный Ваном работающий прототип устройства после ряда сжатий накопил достаточно энергии для того, чтобы служить источником питания для калькулятора.

Cпециалист по материалам для изготовления источников питания микроэлектроники Клэр Грей (Clare Grey) говорит о результатах Вана, как об «интригующих», заявляя, что новая работа может открыть много перспектив в области создания аккумуляторов. Хотя Грей признает, что

одностадийный процесс, предложенный Ваном, кажется эффективным, она подчеркивает, что необходимо выяснить, насколько успешно такие пьезоаккумуляторы смогут противостоять постоянной деформации.

Исследователи соглашаются с этими доводами, добавляя. Что еще предстоит выяснить сколько сжатий требуется до полной зарядки аккумулятора, а также то, какой материал должен был быть лучшим для анода, катода и материала мембраны. Ван подчеркивает, что

данная его работа может считаться лишь «первой ласточкой», демонстрирующей возможность зарядки аккумуляторов зв счет многократного сжатия.