Nem ég, nem robban: itt az újrahasznosítható vizes akkumulátor
A tudósoknak a szerves elektrolitok helyett víz alkalmazásával sikerült kiküszöbölni a tűz- és robbanásveszélyt. A lítium-ionos változatokkal ellentétben a vizes akkumulátor használata nagyobb biztonságot nyújt miközben továbbra is lehetővé teszi az elektromos áram forgalmát a pozitív és negatív pólusok között.
Az ausztrál RMIT Egyetem alkotta vizes akkumulátor a lítium-ionos energiatárolás biztonságosabb és fenntarthatóbb alternatíváját ígéri. Bár a lítium-ion uralja a piacot, az új vizes cink-ion akkumulátor-technológia megjelenése jelentős elmozdulást jelent a biztonságosabb és fenntarthatóbb energiatárolási megoldások felé – állapítják meg a kutatók az Advanced Materials folyóiratban közölt tanulmányban.
Az újratölthető vizes cink-ion akkumulátorok (RAZB) az elterjedt lítium-ion változatok biztonságosabb alternatíváját kínálják, azáltal, hogy vízalapú elektrolitokat és költséghatékony, nagy kapacitású cink-anódokat alkalmaznak. Utóbbiakkal némileg meggyűlt a baja a tudósoknak, mivel a hidrogénfejlődési reakciók negatív irányban befolyásolják az akkumulátor teljesítményét. A kutatók különböző stratégiákat, többek között védőbevonatokat és pH-beállításokat vizsgáltak a dendritképződés megfékezésére, illetve a hidrogénfejlődés csökkentésére. Mindezzel az energiatárolás, valamint az élettartam javítását célozták meg, és a lassan leküzdött technológiai akadályok kezelése során létrejött kísérleti akkumulátorokkal áttörést értek el.
„Most már lényegesen tovább, a kereskedelmi forgalomban kapható lítium-ion akkumulátorokhoz hasonlóan mértékben bírják a gyűrődést, így ideálisak nagy sebességű és intenzív használatra – foglalta össze közleményben Tianyi Ma professzor, a tanulmány vezető szerzője. – A jelenlegi energiatárolási technológiákkal kapcsolatban a fogyasztók, az ipar és a kormányok világszerte tapasztalják az életciklus végi ártalmatlanítással kapcsolatos kihívásokat, amiket mi már kezelni tudunk: az akkumulátoraink biztonságosan szétszerelhetők, és az anyagok újrafelhasználhatók vagy újrahasznosíthatók.”
A vizes akkumulátor egyszerű gyártási folyamatokkal előállítható, vagyis életképes termék, ami rövid időn belül készen állhat a tömeggyártásra. A bőségesen rendelkezésre álló, költséghatékony anyagok, például a magnézium és a cink felhasználásával (amelyek kevésbé mérgezőek a ma használt akkumulátorok anyagainál) mérséklik a környezeti és egészségügyi kockázatokat, miközben csökkentik a gyártási költségeket – állítja Ma.
Mielőtt a vizes akkumulátor piacra kerülhetne, még dolgozni kell az energiasűrűség hatékonyságán, de e tekintetében is gyorsan közelít a lítiumion-technológiához, miközben az egységenkénti helyigénye egyre csökken. A legutóbb összeszerelt magnézium-ionos modell a kísérleti jellege ellenére már 75 wattóra/kilogramm energiasűrűséggel rendelkezett, ami az új típusú Tesla-akkumulátorok 30 százalékával ér fel. „A következő lépés a vizes akkumulátor energiasűrűségének növelése, új nanoanyagok kifejlesztésével” – közölte a professzor.
A csapat szerint a magnézium-ionos vizes akkumulátorok a következő egy-három éven belül kiszoríthatják az ólom-savas akkumulátorokat, és hosszabb távon, körülbelül 5-10 év múlva potenciálisan kiváltják a lítium-ionos akkumulátorokat. A következtetésük logikus, mivel a magnézium könnyebb a ma előszeretettel használt cinknél és a nikkelnél, amelyekhez képest magasabb energiasűrűséggel, gyorsabb töltési idővel és nagyobb kapacitással kecsegtet. A csapat megoldásai kiválóan alkalmasak a nagyméretű alkalmazásokra (ergo: nem feltétlenül EV akkumulátorokban gondolkodnak), különösen a hálózati tárolásra és a megújuló energia integrálására, ahol a biztonsági szempontok hangsúlyozása még lényegesebb.
Gábor János
Főoldali kép: RMIT Egyetem
