水電池は現在、リチウム電池よりも安全で持続可能な選択肢と考えられている - 写真：ヘノ・ファン
サウジアラビアのキング・アブドラ科学技術大学（KAUST）の科学者チームは、溶媒として水を使用する水性電池が性能と寿命を急速に失う主な理由を発見した。「自由水」分子が副反応を引き起こし、陽極を損傷するからである。
そして、研究チームは硫酸亜鉛などの安価な硫酸塩を少量使用することでこの問題を効果的に克服し、バッテリーの寿命を10倍以上延ばしました。
研究チームによると、「自由水」とは、バッテリー内の他のイオンと強く結合していない水分子のことです。この状態では、水が電極部品と反応しやすくなり、エネルギー損失や材料腐食を引き起こします。
硫酸塩を加えると、硫酸イオンが「水分子接着剤」として働き、結合構造内で水をよりしっかりと保持するため、有害な副反応が大幅に減少します。
「この発見は、水の構造がバッテリーの化学において重要な役割を果たしているが、これまで見過ごされてきたことを示しています」とKAUSTの再生可能エネルギー・貯蔵技術CRESTセンターの主任研究者兼所長であるフサム・アルシャリーフ教授は述べた。
実験のほとんどは硫酸亜鉛を用いて行われましたが、予備的な結果から、硫酸イオンの「ハイドロゲル」効果は他の多くの金属負極にも当てはまることが示されました。これにより、水系電池ファミリー全体の寿命を延ばすための、汎用的かつシンプルかつ効果的なソリューションの開発の可能性が開かれました。
「硫酸塩は安価で入手しやすく、化学的に安定しているため、私たちの解決策は科学的にも経済的にも実現可能だ」と、実験の大半を指揮した研究者のユンペイ・チュー氏は語った。
水系電池は、太陽光発電による電力系統への蓄電など、大規模な再生可能エネルギー貯蔵システムにおいて、リチウム電池に代わるより安全で持続可能な代替品として注目されています。世界の水系電池市場は、2030年までに100億ドルを超えると予測されています。
この研究は、KAUSTのオマール・モハメッド教授、オマール・バクル教授、シーシャン・チャン教授、マニ・サラシー教授の参加を得て、サイエンス・アドバンス誌に掲載されました。
出典: https://tuoitre.vn/bat-ngo-cach-giup-pin-nuoc-ben-gap-10-lan-gia-re-beo-20250731095443709.htm
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