Ci, jak piszą na łamach Angewandte Chemie International, są odpowiedzialni za innowację związaną z tzw. reakcjami redoks. W tym przypadku coraz częściej stosuje się związki na bazie chinonu i aminy, pełniące funkcje elektrod ujemnych w akumulatorach metalowo-powietrznych, posiadających elektrody dodatnie redukujące tlen.
Czytaj też: Google szykuje coś specjalnego. Urządzenia z Androidem będą wkrótce lepiej zintegrowane
W takich reakcjach biorą udział protony i jony wodorotlenkowe, a akumulatory cechują się wysoką wydajnością. Dzięki wykorzystywaniu cząsteczek organicznych można też uniknąć powszechnych problemów, obejmujących między innymi powstawanie struktur zwanych dendrytami, niekorzystnie rzutujących na wydajność baterii oraz mających negatywny wpływ na środowisko naturalne.
Jeśli chodzi o wykorzystanie baterii takich jak zaprojektowana przez japońskich naukowców, to mówi się między innymi o zasilaniu smartfonów
Jest też druga strona medalu. Ze względu na wykorzystywanie ciekłych elektrolitów, pojawiają się zagrożenia w postaci wysokiej rezystancji elektrycznej czy łatwopalności. Właśnie dlatego Japończycy próbowali doprowadzić do małej rewolucji. W tym celu zaprojektowali stały akumulator powietrzny. Zespół, na czele którego stanął Kenji Miyatake, przeprowadził następnie testy obejmujące pojemność i trwałość takich baterii.
Kluczową rolę w ich projekcie odegrały dwie substancje, zwane skrótowo DHBQ oraz PDBM. Zostały one użyte w formie materiałów aktywnych dla elektrody ujemnej ze względu na ich stabilne i odwracalne reakcje redoks w kwasowym środowisku. W konstrukcji wykorzystano również polimer Nafion wykazujący właściwości przewodzące. Zaimplementowano go w formie elektrolitu stałego, rezygnując z konieczności stosowania zwyczajowo używanych elektrolitów ciekłych.
Według głównego autora badań, nigdy przedtem nie została zaprojektowana bateria powietrzna oparta na elektrodach organicznych i stałych elektrolitach polimerowych. Jak wykazały testy, takie urządzenie nie traci na wydajności w obecności wody i tlenu. Nowa bateria wolniej się rozładowywała, a tzw. wydajność Faradaya wynosiła 84% przy szybkości 4 C, która stopniowo spadała do 66% przy szybkości 101 C.
Czytaj też: Zamierzasz w tym roku kupić nowego iPhone’a? Może lepiej jeszcze się wstrzymaj
Jeśli chodzi o pojemność rozładowywania, to po 30 cyklach spadała ona do 44%, choć naukowcy byli w stanie zwiększyć ją do 78%. Dzięki wspomnianemu polimerowi wzrosła też wydajność i trwałość elektrody. W ostatecznym rozrachunku w grę miałoby wchodzić wydłużenie żywotności baterii stosowanych w niewielkich urządzeniach, takich jak na przykład smartfony.