İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Müxtəlif elektrolitlərdə MnO2 morfologiyasının fərqləri. Müəllif: _Nature Energy ( 2026). DOI: 10.1038/s41560-025-01958-8

Dünyanın bir çox ölkəsi, xüsusən də külək və günəş işığı kimi bərpa olunan enerji mənbələrindən elektrik enerjisi istehsalına imkan verən yeni infrastruktura getdikcə daha çox investisiya yatırır. Bu enerji həllərindən ən yaxşı şəkildə istifadə etmək üçün, həmçinin intensiv günəş işığı və ya külək dövrlərində yaranan artıq enerjini etibarlı şəkildə saxlamaq lazımdır ki, sonradan ehtiyac duyulan vaxtlarda istifadə olunsun.

Bu məqsəd üçün perspektivli batareya növlərindən biri sink-manqan (Zn-Mn) əsasındadır və alovlanan üzvi elektrolitlər əvəzinə sulu (yəni su əsaslı) elektrodlardan istifadə edir. Bu batareyalar elektrodepozitsiya və həllolma kimi tanınan proseslərə əsaslanır və bu proseslər vasitəsilə batareya doldurulduqda və boşaldıqda bərk materiallar elektrodlarda əmələ gəlir və həll olur.

Zn-Mn batareyalarında Zn anod (yəni elektronları buraxan elektrod), manqan dioksidi (MnO₂) isə katod (yəni elektronların əldə edildiyi elektrod) rolunu oynayır. Onların işləməsinə səbəb olan əsas kimyəvi reaksiya, MnO₂/Mn²⁺ çevrilmə reaksiyası kimi tanınır və adətən yalnız turşu şəraitində baş verə bilər.

Bu batareyaların məlum məhdudiyyətlərindən biri odur ki, onlar adətən turşulu elektrolitlər tələb etsələr də, bu elektrolitlər Zn elektrodunun korroziyasına səbəb ola bilər. Bu, batareyaların davamlılığını əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdıra və ömrünü qısalda bilər ki, bu da praktik tətbiqlər üçün çox arzuolunmazdır.

Kaliforniya Universitetinin Vaterloo Universiteti və DEVCOM Ordu Tədqiqat Laboratoriyasının tədqiqatçıları bu yaxınlarda Zn/MnO2 batareyalarını sabitləşdirə bilən, arzuolunmaz yan reaksiyaların qarşısını alan və zamanla onların parçalanmasını yavaşladan sulu-üzvi elektrolit təqdim etdilər _. Nature Energy jurnalında dərc olunmuş məqalədə təqdim edilən yeni elektrolit, elektrik şəbəkəsi miqyasında enerjinin etibarlı uzunmüddətli saxlanması üçün daha təhlükəsiz və yüksək davamlı batareyaların yolunu aça bilər.

“Sulu Zn2 ⁺ /Zn||MnO2 _/ Mn2 ⁺ batareyaları — elektrodepozitsiya/həll yolu ilə işləyən — perspektivli yüksək gərginlikli, yüksək tutumlu şəbəkə saxlama imkanları təklif edir, lakin MnO2 /Mn2+ çevrilməsi üçün turşu şəraiti tələb edir _və bunlar ^problemli sink korroziyasına səbəb olur”, – deyə Jinghan Li, Chang Li və həmkarları məqalələrində yazırdılar.

“Biz suyun hidrogen rabitə şəbəkəsini strateji olaraq pozan, eyni zamanda katodda MnO2-nin geri çevrilməsini artıran və eyni zamanda anodda suyun parçalanması olmadan sabit sink dövriyyəsini təmin edən _dərin evtektik sulu-üzvi elektrolitləri müəyyən edən qlobal bir yanaşma təqdim edirik .”Zn ²⁺ /Zn||MnO ₂ /Mn ²⁺ batareyasının sxematik təsviri. Müəllif: Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-025-01958-8

Sink-manqan batareyalarının performansının yaxşılaşdırılması

^{Zn2 +} /Zn||MnO2 _/ Mn2 ⁺ batareyalarının məlum məhdudiyyətlərini aradan qaldırmaq üçün Li, Li və həmkarları üzvi birləşmələrlə qarışdırılmış sudan ibarət yeni elektrolitlər hazırlamağa başladılar. Onların hazırladığı sulu elektrolitlər donma nöqtələrini aşağı sala və su molekullarının batareya elementləri daxilində qarşılıqlı təsirini dəyişdirə bilər.

Li, Li və həmkarları yazırdılar ki, “Bu cür yanmaz elektrolitlər çökmüş _MnO2- nin kation solvatasiya strukturunu və fazasını və onun morfologiyasını tənzimləyir , soyma səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıran gücləndirilmiş ion daşıma yollarına malik laylı strukturları təşviq edir”.

“Bu dərin evtektikalar oksigenin ayrılmasını MnO2 çökmə potensialından xeyli yuxarı potensialla artırır _ki , bu da istənməyən O2 ayrılmasını tamamilə boğur _{. Bundan əlavə, onlar katod sərhədində yerli mühiti dəyişdirərək proton nəqlini və MnO2-nin} soyulmasını optimallaşdırmaq da daxil olmaqla, kritik proseslərə təsir edən lokallaşdırılmış sərhəd pH qradiyentləri yaradırlar .”

Tədqiqatçılar yeni dizayn etdikləri elektroliti qiymətləndirmək üçün onu real batareya elementinə daxil etdilər və onun Zn elektrodunun sabitliyinə, eləcə də hər hansı bir yan reaksiyanın yaranmasına necə təsir etdiyini araşdırdılar. Onların tapıntıları çox ümidverici idi, çünki elektrolitin batareyanın MnO₂-nu dəfələrlə əmələ gətirmək və həll etmək qabiliyyətini artırdığı, eyni zamanda Zn anodunun korroziyasını azaltdığı aşkar edildi.

Ümidverici nəticələr və mümkün tətbiqlər

Tədqiqatçılar tərəfindən aparılan ilkin təcrübələr göstərir ki, yeni elektrolit Zn və Mn əsaslı batareyaların dayanıqlığını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər, onların ömrünü uzada bilər və beləliklə, real həyatda tətbiqini asanlaşdıra bilər. Xüsusilə, komandanın elektroliti də alovlanmır və buna görə də keçmişdə təqdim edilən digər maye elektrolitlərin əksəriyyətindən daha təhlükəsizdir.Oyna

00:0000:06SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaAlovlanma testi SL/DMSO üçlü elektrolitinin alovlanmadığını göstərir. Mənbə: Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-025-01958-8

Müəlliflər yazırdılar ki, “Zn ²⁺ /Zn||MnO ₂ /Mn ²⁺ ikili elektrodsuz batareyamız, xarici turşu əlavə etmədən uzun müddətli dövriyyə (>5000 dövr) üçün yüksək Kulon səmərəliliyinə nail olur və rasional elektrolit dizaynı vasitəsilə yüksək enerji sıxlığına malik sink-manqan batareyasının inkişafını irəli aparır”.

Gələcəkdə Li, Li və həmkarları tərəfindən hazırlanmış yeni elektrolit daha böyük batareya elementlərində və real elektrik şəbəkəsi şəraitində sınaqdan keçirilə bilər və potensial olaraq onların bərpa olunan enerji texnologiyaları ilə inteqrasiyasını da araşdıra bilər. Eyni zamanda, komandanın səyləri digər tədqiqat qruplarını digər əsas kimyəvi maddələrə və tərkiblərə malik batareyalar üçün oxşar sulu elektrolitlər hazırlamağa ilhamlandıra bilər.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Jinghan Li və digərləri, Sulu evtektik elektrolitlər uzunömürlü Zn||MnO2 ikili elektrodsuz batareyalar üçün oksigen və hidrogenin ayrılmasını basdırır, Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-025-01958-8 .

Jurnal məlumatı: Nature Energy 

© 2026 Science X Network