Аккумуляторы, которые служат десятилетиями и заряжаются за секунды, приближаются к реальности. Международная группа ученых создала прототип никель-железной батареи, способной выдержать более 12 000 циклов зарядки-разрядки. Это сопоставимо с 30 годами ежедневного использования без существенной потери емкости. При этом полная зарядка занимает считанные секунды, что кардинально отличает новую разработку от исторических версий той же технологии, требовавших до семи часов. Ключ к прорыву лежит в наномасштабе. Исследователи сформировали кластеры никеля и железа размером менее пяти нанометров.
Такое измельчение каталитического материала драматически увеличило площадь поверхности электродов. Почти каждый атом металла теперь участвует в электрохимической реакции, что обеспечивает небывалую эффективность преобразования энергии. В качестве шаблонов выступили белки, извлеченные из говядины. Их смешали с оксидом графена — материалом толщиной в один атом — и подвергли гидротермальной обработке, а затем высокотемпературному обжигу. Белки превратились в углерод, прочно удерживающий металлические нанокластеры в пористой трехмерной сети.
По плотности хранения энергии новый аккумулятор пока уступает литий-ионным аналогам, поэтому в ближайшее время он вряд ли появится в смартфонах или ноутбуках. Однако его сильные стороны — колоссальный ресурс и скорость отклика — делают его идеальным кандидатом для стационарных систем. Технология отлично подходит для сглаживания пиков генерации на солнечных электростанциях: днем батарея будет мгновенно накапливать избыток энергии, а вечером так же быстро отдавать его в сеть. Не менее востребована она и в системах бесперебойного питания центров обработки данных, где важна каждая миллисекунда.
Дрон на солнечных батареях может летать целый световой день.