Jauna koncepcija varētu radīt videi draudzīgākas baterijas

Jaunajai alumīnija akumulatora koncepcijai ir divreiz lielāks enerģijas blīvums nekā iepriekšējām versijām, tā ir izgatavota no bagātīgiem materiāliem un varētu samazināt ražošanas izmaksas un ietekmi uz vidi. Idejai ir potenciāls liela mēroga lietojumiem, tostarp saules un vēja enerģijas uzglabāšanai. Idejas pamatā ir pētnieki no Čalmersas Tehnoloģiju universitātes Zviedrijā un Nacionālā ķīmijas institūta Slovēnijā.

Alumīnija akumulatoru tehnoloģijas izmantošana varētu sniegt vairākas priekšrocības, tostarp augstu teorētisko enerģijas blīvumu un to, ka jau pastāv izveidota rūpniecība tā ražošanai un pārstrādei. Salīdzinot ar mūsdienu's litija jonu akumulatoriem, pētnieki' jaunā koncepcija varētu ievērojami samazināt ražošanas izmaksas.

& quot;Materiālu izmaksas un ietekme uz vidi, ko mēs paredzam no mūsu jaunās koncepcijas, ir daudz zemākas nekā tas, ko mēs redzam šodien, padarot tās iespējamas liela mēroga izmantošanai, piemēram, saules bateriju parkiem vai, piemēram, vēja enerģijas uzglabāšanai." saka Patriks Johansons, Čalmersas fizikas katedras profesors.

& quot;Turklāt mūsu jaunajai akumulatora koncepcijai ir divreiz lielāks enerģijas blīvums, salīdzinot ar alumīnija baterijām, kas ir'modernākais' šodien."

Iepriekšējos alumīnija bateriju projektos alumīnijs ir izmantots kā anode (negatīvais elektrods) un grafīts kā katods (pozitīvs elektrods). Taču grafīts nodrošina pārāk zemu enerģijas saturu, lai izveidotu akumulatora elementus ar pietiekamu veiktspēju, lai tas būtu noderīgs.

Taču jaunajā koncepcijā, ko prezentēja Patriks Johansons un Čalmerss kopā ar pētnieku grupu Ļubļanā, kuru vadīja Roberts Dominko, grafīts ir aizstāts ar organisku, nanostrukturētu katodu, kas izgatavots no antrahinona molekulas, kuras pamatā ir ogleklis.

Antrahinona katodu ir plaši izstrādājis Jans Bitens, iepriekš Chalmers viespētnieks no Slovēnijas Nacionālā ķīmijas institūta grupas.

Šīs organiskās molekulas priekšrocība katoda materiālā ir tāda, ka tā ļauj uzglabāt pozitīvos lādiņu nesējus no elektrolīta, šķīduma, kurā joni pārvietojas starp elektrodiem, kas nodrošina lielāku enerģijas blīvumu akumulatorā.

& quot;Tā kā jaunais katoda materiāls ļauj izmantot piemērotāku lādiņu nesēju, akumulatori var labāk izmantot alumīnija' potenciālu. Tagad mēs turpinām darbu, meklējot vēl labāku elektrolītu. Pašreizējā versija satur hloru — mēs vēlamies no tā atbrīvoties," saka Chalmers pētnieks Niklass Lindāls, kurš pēta iekšējos mehānismus, kas regulē enerģijas uzglabāšanu.

Pagaidām nav komerciāli pieejamu alumīnija bateriju, un pat pētniecības pasaulē tās ir salīdzinoši jaunas. Jautājums ir par to, vai alumīnija baterijas galu galā varētu aizstāt litija jonu baterijas.

& quot;Protams, mēs ceram, ka viņi var. Bet galvenokārt tie var būt papildinoši, nodrošinot, ka litija jonu akumulatori tiek izmantoti tikai tad, ja tas ir absolūti nepieciešams. Līdz šim alumīnija akumulatori ir tikai uz pusi mazāk enerģijas blīvi nekā litija jonu akumulatori, taču mūsu ilgtermiņa mērķis ir sasniegt tādu pašu enerģijas blīvumu. Vēl ir jāstrādā ar elektrolītu un labāku uzlādes mehānismu izstrādi, taču alumīnijs principā ir ievērojami labāks lādiņa nesējs nekā litijs, jo tas ir daudzvērtīgs – tas nozīmē, ka katrs jons'kompensē' vairākiem elektroniem. Turklāt baterijas var būt ievērojami mazāk kaitīgas videi," saka Patriks Johansons.