Батареи из крабов и креветок

07.09.2022

Ученые из американских университетов Хьюстона и Мэриленда нашли способ создавать батареи из переработанных панцирей крабов.

Сейчас наиболее распространенным типом аккумуляторов являются литиевые - они имеют высокую плотность хранения энергии при достаточно компактном размере, но очень дороги в производстве и могут загореться. Кроме того, они несут значительный ущерб для экологии, например полипропиленовые и поликарбонатные сепараторы, входящие в состав таких аккумуляторов, разлагаются сотни или тысячи лет.

Команда во главе с Лянбинг Ху увидела перспективу в цинковых батареях - этого материала в земной коре гораздо больше, и его добыча обходится дешевле. Ученым уже удалось создать прототипы с высокой удельной мощностью, и технология оказалась не более затратной, чем свинцово-кислотные аккумуляторы. Главным недостатком таких батарей является достаточно короткий срок службы, но ученым удалось решить эту проблему, сделав устройство перезаряжаемым и более надежным с помощью природного материала под названием хитозан.

Хитозан - это производный продукт хитина, покрывающий клеточные стенки грибов, кальмаров, а чаще всего он встречается в природе на экзоскелетах ракообразных, включая крабов, креветок и омаров. Панцири этих животных можно легко получать из отходов морепродуктов, выбрасываемых в большом количестве.

Исследователи собрали прототип с электролитом из хитозана, взаимодействующего с цинковым электродом. Он показал обнадеживающие результаты в ходе испытаний. Конструкция батареи предотвратила образование щупальцевидных наростов, дентритов, которые могут снизить производительность, и показала "исключительную циклическую стабильность", сохранив эффективность 99,7% в течение 1000 циклов при работе с высокой плотностью тока - 50 мАч на квадратный см.

Благодаря экологически чистым материалам около двух третей аккумулятора будут быстро разлагаться бактериями, в частности хитозановый электролит - всего за пять месяцев. Оставшийся цинк можно переработать.

<< Назад: Искусственный интеллект играет в футбол 08.09.2022

>> Вперед: Использование смартфонов улучшает память 07.09.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Урбанизация угрожает насекомым 22.05.2025 Быстро развивающаяся урбанизация и сопровождающие ее климатические изменения представляют серьезную угрозу для множества живых существ, и в первую очередь - для насекомых-опылителей, от которых зависит устойчивость всей экосистемы. Новое исследование, проведенное в Баварии учеными из Университета имени Юлиуса Максимилиана, показало, что численность пчел в городских районах сократилась на 65 процентов. Эти данные вызывают тревогу, особенно с учетом роли, которую насекомые играют в поддержании биоразнообразия и в сельском хозяйстве. Города становятся все менее пригодными для жизни насекомых, что может иметь долгосрочные негативные последствия для природы и человека. Сохранение насекомых-опылителей требует неотложных мер: от восстановления природных участков в городской среде до пересмотра градостроительных норм. В условиях глобального изменения климата именно эти усилия могут стать решающими для сохранения экологического равновесия. Авторы исследования акцентируют внимание на неожиданно высоком влиянии повышения ночных температур на дневных насекомых. Биолог Кристина Гануза объясняет, что ночное тепло оказывает на пчел куда большее давление, чем считалось ранее. В условиях городской застройки, где асфальт и бетон сохраняют тепло после захода солнца, пчелы не могут полноценно восстанавливаться. Это приводит к физиологическому истощению и нарушает их поведение. Интересно, что не все популяции реагируют одинаково. По словам профессора Ингольфа Штеффан-Девентера, степень уязвимости насекомых зависит от среды обитания и их места в пищевой цепи. Пчелы, обитающие в лесных массивах, демонстрируют большую устойчивость к температурным колебаниям, тогда как в городах и особенно в аграрных регионах с интенсивным использованием земли наблюдается заметное сокращение численности. В таких зонах нехватка естественных биотопов делает пчел особенно уязвимыми. Некоторую надежду вселяют участки с чередованием природных и сельскохозяйственных ландшафтов, где экосистема остается относительно сбалансированной. В таких условиях у пчел появляется больше возможностей для кормления и перемещения. Тем не менее, этот положительный эффект практически не проявляется в урбанизированных районах, где природные ресурсы и экологические коридоры попросту отсутствуют. Эколог Сара Редлих предупреждает, что снижение численности не ограничится только опылителями. Насекомые, выполняющие функцию контроля над вредителями, также начнут исчезать, что может привести к сбоям в аграрном производстве. Хотя более теплые дни временами способствуют активности насекомых в дикой природе, в городе этот фактор не срабатывает - искусственная среда не способна обеспечить необходимую поддержку для их жизнедеятельности. Одним из главных выводов исследования стало осознание того, что ночное тепло - ранее недооцененный фактор - активно способствует снижению разнообразия пчел в городах. Ученые призывают к расширению исследований, чтобы лучше понять физиологические последствия температурных изменений и адаптировать методы защиты экосистем к новым условиям.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025