Liczba wyświetleń: 628
Na University of Chicago w Laboratory for Energy Storage and Conversion powstał pierwszy w historii akumulator bez anody z sodowym elektrolitem stałym. Jego twórcy mówią, że może być to niezwykle ważny krok na drodze do taniego, szybkoładującego się akumulatora o wysokiej pojemności. „Już wcześniej istniały akumulatory sodowe, akumulatory bez anody i akumulatory z elektrolitem stały. Jednak dotychczas nikt nie połączył tych trzech elementów w jednym urządzeniu” – mówi doktorant Grayson Deysher, główny autor artykułu opisującego nowy akumulator.
Urządzenie to dzieło naukowców z UChicago School of Pritzker Molecular Engineering oraz Wydziału Chemii i Nanoinżynierii Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Prototypowy akumulator pracował stabilnie przez kilkaset cykli ładowania-rozładowania. Dzięki pozbyciu się anody i wykorzystaniu sodu zamiast litu, urządzenie takie jest tańsze, a jego produkcja mniej obciąża środowisko. Jeśli takie rozwiązanie się sprawdzi, może przydać się nie tylko w samochodach elektrycznych, ale również do przechowywania energii odnawialne w sieciach energetycznych. „Stany Zjednoczone potrzebują terawata energii na godzinę. Jeśli chcemy pozbyć się paliw kopalnych, potrzebujemy akumulatorów o łącznej pojemności setek terawatogodzin. Musimy mieć więcej akumulatorów i to jak najszybciej” – mówi profesor Y. Shirley Meng.
Najbardziej popularnym rodzajem akumulatorów są obecnie urządzenia litowo-jonowe. Do ich produkcji potrzebny jest więc lit, ale nie występuje on zbyt często. W skorupie ziemskiej jest to około 20 części na milion. Znacznie bardziej rozpowszechniony jest sód. To aż 20 000 części na milion. Niewielka dostępność litu w połączeniu z dużym zapotrzebowaniem na akumulatory do smartfonów, laptopów, coraz większej liczby gadżetów elektronicznych i samochodów, znacząco wywindowała ceny pierwiastka. Lit staje się pierwiastkiem politycznym. Chile, Argentyna i Boliwia posiadają łącznie aż 75% światowych zasobów litu. Jakby tego było mało, jego wydobycie i przetwarzanie jest bardzo szkodliwe dla środowiska.
Tymczasem sód nie tylko jest znacznie bardziej rozpowszechniony, ale i jego pozyskiwanie nie demoluje tak przyrody, jak górnictwo litu.
Uczeni z Chicago i San Diego, by ich akumulator sodowy miał podobną gęstość energetyczną do akumulatorów litowych, musieli opracować nową architekturę urządzenia. W tradycyjnych akumulatorach mamy anodę i katodę. Anoda przechowuje jony podczas ładowania, a gdy chcemy skorzystać ze zmagazynowanej energii, jony przepływają do katody za pośrednictwem elektrolitu. Akumulatory pozbawione anody osiągają wyższe napięcie, większą gęstości energii, mniejsze rozmiary i masę oraz są tańsze. Jednak nie ma róży bez kolców. „W akumulatorze bez anody konieczny jest dobry kontakt między elektrolitem a katodą. Łatwo jest to uzyskać w przypadku płynnego elektrolitu, ale nie elektrolitu stałego” – mówi Deysher. Jednak problemem jest tutaj powstawanie SEI (Solid Electrolyte Interphase), która powoduje stopniowy zanik pojemności ogniwa.
Twórcy nowego akumulatora podeszli do problemu w inny sposób. Zamiast używać elektrolitu, który otacza katodę, zbudowali katodę, która otacza elektrolit. Katodą jest w tym przypadku proszek aluminiowy, ciało stałe, które zachowuje się jak ciecz. Został on zagęszczony, tworząc stałą katodę, ale zachował przy tym typowy dla cieczy dobry kontakt z elektrolitem. „Akumulatory sodowe są postrzegane zwykle jako produkty dalekiej przyszłości Mamy nadzieję, że nasza praca ożywi zainteresowanie nimi i pokaże, że w niektórych przypadkach mogą one być znacznie lepsze niż akumulatory litowe” – dodaje Deysher.
Autor: Mariusz Błoński
Na podstawie: Nature.com, University of Chicago
Źródło: KopalniaWiedzy.pl
Poznaj plan rządu!
OD ADMINISTRATORA PORTALU
Zgłoś naruszenie/Błąd
Pozytywnie
Neutralnie 
Negatywnie
Lubię to!
Super
Ekscytujący 
Ciekawy
Smieszny
Smutny
Wściekły
Przerażony
Szokujący
Wzruszający
Rozczarowany
Zaskoczony
Prawda
Manipulacja
Fake news
Oryginalne źródło ZOBACZ
Dodaj kanał RSS
Musisz być zalogowanym aby zaproponować nowy kanal RSS