Полностью зарядить севший смартфон за минуту или электромобиль — за 10 минут пока невозможно, но американские ученые приблизились к этой цели, выяснив, как ионы перемещаются по тысячам соединенных друг с другом крошечным порам. Их открытие может привести к появлению более эффективных накопителей энергии, например, ионисторов.

Для исследования движения потока жидкостей в пористых материалах в современной химической технологии разработаны несколько методов. Они широко применяются в нефтяной промышленности или фильтрации воды, но не в системах хранения энергии. Инженеры-химики из команды Анкура Гупты Калифорнийского университета решили восполнить этот пробел, пишет Science Daily.

Ионисторы, или суперконденсаторы — разновидность химического тока, который работает за счет накопления ионов в пористом материале. В отличие от батарей, они быстро заряжаются и дольше служат. Скорость зарядки — их главное преимущество, и чтобы повысить ее, нужно заставить ионы двигаться еще быстрее.

С 1845 года движением электрических токов в электрических цепях управляли правила Кирхгофа. Однако в отличие от электронов, ионы движутся под действием и электрических полей, и рассеяния. Команда Гупты установила, что движение ионов в сети взаимосвязанных пор не похоже на то, что описывают правила Кирхгофа.

Прежде движение ионов описывалось в научно-технической литературе только как движение в одном прямом тоннеле. Благодаря новому исследованию появилась возможность смоделировать и предсказать движение ионов в комплексной сети из нескольких тысяч взаимосвязанных пор за несколько минут.

«Это прорыв в работе, — заявил Гупта. — Мы нашли отсутствующее звено».

С учетом крайней востребованности технологии быстрой зарядки для электромобилей, можно ожидать, что практический результат работы ученых появится очень быстро.