Tudomány
Víz a kulcs a kétszer nagyobb kapacitású nátrium-ion akkumulátorhoz
kutatóknak sikerült jelentősen javítotani a nátrium-ion akkumulátorok teljesítményét azzal, hogy egy fontos elektródaanyagban meghagyták a vizet. Az áttörést a brit University of Surrey kutatócsoportja érte el, eredményeiket a rangos Journal of Materials Chemistry A folyóiratban közölték.
A lítium-ion akkumulátorok uralják ugyan a piacot, ám drága és környezetileg terhelő alapanyagokra épülnek. A nátrium ezzel szemben bőségesen rendelkezésre áll, olcsóbb és fenntarthatóbb alternatívát kínálhat – eddig azonban nehéz volt felzárkózni a lítium technológia teljesítményéhez.
A kutatók a nátrium-vanádium-oxid egyik formáját, a nanostrukturált nátrium-vanadát-hidrátot vizsgálták. A döntő felismerés az volt, hogy ha az anyag természetes víztartalmát nem távolítják el, az elektróda jóval hatékonyabban működik. A hidratált változat közel kétszer akkora töltéskapacitást ért el, gyorsabban tölthető volt, és több mint 400 töltési cikluson keresztül stabil maradt. Ezzel a jelenleg ismert legjobb nátrium-ion katódanyagok közé került.
A tanulmány vezető szerzője, Daniel Commandeur szerint az eredmények teljesen váratlanok voltak. A szakirodalomban ugyanis eddig jellemzően hőkezeléssel eltávolították a vizet ebből az anyagból, mert problémásnak gondolták. A kísérletek viszont éppen az ellenkezőjét mutatták.
A kutatócsoport egy még merészebb irányt is kipróbált: tengervízben tesztelték az új elektródaanyagot. Az akkumulátor nemcsak működőképes maradt, hanem a rendszer a nátriumionokat is kivonta a sós vízből, miközben egy grafitelektróda a kloridionokat távolította el. Ez az úgynevezett elektrokémiai sótalanítás folyamata.
A fejlesztés arra utal, hogy a jövőben olyan nátrium-ion akkumulátorok születhetnek, amelyek egyszerre tárolnak energiát és járulnak hozzá a tengervíz sótalanításához. Hosszabb távon akár olyan rendszerek is elképzelhetők, amelyek magát a tengervizet használják olcsó, biztonságos elektrolitként, miközben édesvizet állítanak elő.
A kutatók szerint az eljárás felgyorsíthatja a nátrium-ion technológia elterjedését a villamosenergia-hálózatok nagy léptékű energiatárolásában, sőt később akár az elektromos járművekben is. Az egyszerűbb gyártás és az olcsóbb alapanyagok egy lépéssel közelebb vihetik a környezetbarát, széles körben használható energiatárolást.
Forrás: sciencedaily.com
