Если взять два сосуда, наполнить их электролитами с разным зарядом и поставить между ними перемычку-мембрану, то при взаимодействии жидкостей возникнет электрический ток. Движение электронов от одного полюса к другому – данный принцип, если верить археологическими изысканиям, был известен тысячи лет назад. Вопрос лишь в материале, из которых сделана батарея, и недавно в Гарварде предложили новый эффективный тип органических аккумуляторов.
Традиционно лучшими материалами для электролитов проточных батарей являются соединения брома и ванадия, растворенные в кислоте. Компоненты дорогие, едкие, требующие коррозийной защиты для всей конструкции батарей. Над поиском их замены ученые бьются давно и в 2014-ом в Гарварде начали масштабный проект по изучению хинонов. Это общее название для органических молекул, которые используются для хранения энергии – исследователям предстояло изучить более 10000 видов в поисках подходящих.
Сначала ученым удалось заменить бром ферроцианидом и перейти от кислоты к щелочи, затем они модифицировали витамин B2, в прошлом году отказались от едких смесей в пользу нейтральных водных растворов. А сегодня представляют миру новый хинон, рукотворную органическую молекулу с выдающимися показателями емкости и долговечности. Ее назвали «Мафусаилом», в честь библейского старца-долгожителя.
В тестах батарея с молекулами Мафусаил в слабом щелочном растворе показала уровень потерь в 0,001 % на один цикл заряда-разряда, не более 0,01 % на сутки работы. Это значит, что деградация батареи составит всего 3 % в год и она вполне сможет составить конкуренцию иным типам аккумуляторов. Себестоимость такой батареи тоже невелика, что позволяет рассуждать о ее будущем массовом применении, когда технология будет переведена на коммерческие рельсы.