Большинство батарей жесткие и несовместимы с водой. Но люди работают и отдыхают в океанах и эстуариях, и им могут пригодиться гибкие и безопасные для соленой воды источники питания.
Теперь исследователи сообщают в ACS Applied Materials and Interfaces о прототипе батареи , похожей на пряжу , которая работает при погружении в морскую воду. Они связали перезаряжаемые нити в рыболовную сеть, которая зажгла светодиоды, и сплели ткань, которая питала таймер.
Гибкие, похожие на пряжу батареи можно вязать или плести в различные формы. Эти тягучие источники энергии легкие и часто проектируются водонепроницаемыми. Но вместо того, чтобы полностью избегать воздействия воды на батареи, ученые предложили использовать соленую воду в качестве критического компонента батареи: электролита (жидкости, которая проводит электричество через ионы).
Янь Цяо, Чжисун Лу и коллеги ранее разработали водонепроницаемую батарею из углеродного волокна и хлопковой пряжи. В этой предыдущей работе в качестве электролита для мониторов упражнений использовался пот тела. Как и пот, морская вода, содержащая ионы натрия, хлорида и сульфата, может служить электролитом. Поэтому Цяо, Лу и новая команда хотели разработать морскую версию перезаряжаемой, похожей на пряжу батареи, которую можно было бы использовать для питания фонарей на рыболовных сетях, спасательных жилетах или швартовных канатах для буев.
Для создания электродов для батарей на морской воде группа обработала пучки углеродного волокна электропроводящими покрытиями: гексацианоферратом никеля для положительного электрода (катода) и полиамидом для отрицательного электрода (анода). Затем исследователи скрутили два пучка вместе, чтобы сформировать похожие на пряжу катодные и анодные нити.
Чтобы подготовить аккумулятор, команда обернула катодную нить слоем стекловолокна, уложила ее вдоль анода и заключила обе нити в нетканый проницаемый материал. Ткань защищает электроды, а также позволяет морской воде контактировать с электродами. В испытаниях с использованием соленой воды аккумулятор продолжал хранить электрический заряд после изгиба 4000 раз. Затем, при оценке в морской воде, он сохранил большую часть первоначальной эффективности зарядки и емкости хранения более 200 циклов зарядки и разрядки.
Наконец, в качестве доказательства концепции, группа связала батарейные жилы в рыболовную сеть и сплела прямоугольный кусок ткани. Затем сеть замачивали в морской воде, чтобы впитать электролит, и заряжали. Сетевая батарея освещала панель из 10 светодиодов. Аналогично ткань, погруженная в раствор сульфата натрия, питала таймер более часа.
Исследователи утверждают, что их нитевидная батарея может использоваться в качестве источника энергии в морских приложениях.
