Азот является наиболее распространенным газом в атмосфере Земли, что делает его весьма привлекательным в качестве источника возобновляемой энергии. Однако, из-за прочных связей, удерживающих два атома газообразного азота вместе, очень трудно разделить их, чтобы преобразовать химическую энергию в электричество. В журнале Chem опубликованы результаты нового исследования, авторы которого разработали прототип батареи, в которой происходит химическая реакция, обратная той, на которой работают существующие литий-азотные батареи.
Вместо того, чтобы генерировать энергию расщепления нитрида лития на литий и газообразный азот, как это происходит в стандартных батареях, новинка использует атмосферный газообразный азот, который вступает в реакцию с литием и образует нитрид лития. Прототип обеспечивает лишь краткосрочный выход энергии, однако ее количество сравнимо с другими литий-металлическими батареями.
«Преобразование атмосферного газообразного азота (N2) в полезные вещества имеет важнейшее значение для промышленности, сельского хозяйства, а также многих других процессов, используемых для поддержания человеческой жизни, заявил автор исследования Синь-Бо Чжан, профессор Чанчуньского института прикладной химии. «В настоящее время, несмотря на некоторые значительные достижения, искусственное расщепление азота все еще сталкивается с такими проблемами как сложные и дорогостоящие катализаторы и электролиты, а также необратимость реакции.
Тем не менее, Чжан и его коллеги добились прогресса в преодолении этих препятствий. Им удалось получить обратимую искусственную реакцию расщепления азота и преобразования энергии при комнатной температуре и атмосферном давлении, то есть в условиях, которые являются необходимыми для того, чтобы батарея могла получить повсеместное применение.
Однако, прежде чем это произойдет, предстоит решить ряд важных задач. «Литий-азотные батареи Li-N2 все еще сталкиваются с многочисленными проблемами, такими как стабильность литиевого анода, необходимость совершенствования катода и электролита, а также потребность в более эффективных катализаторах преобразования азота. Механизм химической реакции в батарее требует значительной доработки, говорит Чжан. – Если эти проблемы будут решены, однажды литий-азотная батарея станет доступной для массового потребителя».