Чист метален гел отваря пътя към по-мощни батерии от течен метал

Изследователи от Тексаския университет A&M разработиха първия известен метален гел. За разлика от използваните в ежедневието гелове, като тези в дезинфектантите за ръце, продуктите за коса или меките контактни лещи, този нов материал е изработен изцяло от метали и може да издържи на екстремно високи температури. Това откритие може да доведе до революция в съхранението на енергия. Проучването е публикувано в Advanced Engineering Materials.
Гелът е създаден чрез смесване на два вида метален прах. При нагряване единият метал се стопява до течно състояние, а другият остава в твърда форма и образува микроскопично скеле. Течният метал остава затворен в тази структура, създавайки подобен на гел материал, който изглежда твърд, но съдържа течност във вътрешността си.

Използваните в ежедневието гелове са полутвърди материали с органичен скелет, задържащ течностите във вътрешността им при стайна температура. За разлика от това, за металните гелове са необходими много високи температури, които в зависимост от използваните метали могат да са около 1000°C.
“Досега не е докладвано за метални гелове, вероятно защото никой не си е помислял, че течни метали могат да бъдат поддържани от вътрешен ултрафин скелет”, казва д-р Майкъл Демковиц, професор в Катедрата по материалознание и инженерство и ръководител на проучването. “Изненадващото в случая е, че при топене на основния компонент на първоначалния вариант на гела – мед, тя не се превръща в локва, както би станало с чиста мед”, обяснява той.

Възможност за нови приложения на LMB

Метални гелове, направени от силно реактивни материали с висока електроотрицателност, могат да се използват като електроди в батерии от течни метали (LMB). Казано по-просто, тези метали са много реактивни и лесно се свързват с други материали, което допринася за ефективната работа на батерията.
Засега LMB се използват основно в големи стационарни системи, например за резервирано захранване за сгради, които трябва да продължат да функционират при прекъсване на електроснабдяването от мрежата. Тъй като течността в тях се движи, което може да доведе до късо съединение и загуба на мощност, досега те не са използвани в подвижни системи.

Именно тук е мястото на електродите от метален гел. Задържайки течността, те могат да направят възможна употребата на LMB в подвижни структури, например кораби или тежки индустриални превозни средства, които могат да се справят с топлината на тези батерии по безопасен начин.
За да тестват идеята, изследователите създават малка лабораторна версия на батерията, използвайки два кубични електрода. Единият е направен от смес от течен калций и твърдо желязо и действа като анод, а другият е от течен бисмут и желязо и функционира като катод. При поставяне в електролит от стопена сол батерията работи успешно, като генерира електроенергия, а предимно течните електроди запазват формата си и продължават да функционират нормално.